光伏入網(wǎng)的技術(shù)前景

一、風(fēng)電并網(wǎng)的啟示

經(jīng)濟(jì)總量位居世界第二的中國(guó)，其產(chǎn)業(yè)的中國(guó)特色之一，便是規(guī)模效應(yīng)。才幾年功夫，我們的風(fēng)電裝機(jī)容量便躍居世界第一。

大量風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)，使本來(lái)以供定發(fā)的電網(wǎng)調(diào)度，一下子很不習(xí)慣。在水火互濟(jì)的時(shí)代是負(fù)荷問(wèn)我要多少，我就安排發(fā)多少，調(diào)度100%地掌握著發(fā)電側(cè)的主導(dǎo)權(quán)。但風(fēng)電的出力，是看老天爺?shù)陌才牛钦{(diào)度所能主導(dǎo)。這樣，一下子變成了我能發(fā)多少，你就用多少，竟把一向牛氣沖天的調(diào)度主導(dǎo)權(quán)悄悄地蠶食掉一塊!但風(fēng)電是清潔可再生能源，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，心里不舒服還得幫助消納。

平心而論，在風(fēng)電總發(fā)不到全網(wǎng)15%的水平上，調(diào)度起來(lái)并無(wú)實(shí)質(zhì)性困難。雖然風(fēng)神往往在電網(wǎng)最不需要的時(shí)候開(kāi)始發(fā)力，完全不顧用戶的偏好，但畢竟不到15%，把水、火調(diào)下來(lái)一點(diǎn)就擺平了。調(diào)度感到氣悶的是：風(fēng)電并網(wǎng)有點(diǎn)扭轉(zhuǎn)乾坤的意思，調(diào)度無(wú)意中被人綁架了一回。它意味著電網(wǎng)運(yùn)行的主導(dǎo)權(quán)慢慢被轉(zhuǎn)移到了發(fā)電側(cè)。

二、資本尋找“光礦”

我們都生活在陽(yáng)光下，哪個(gè)地方不出太陽(yáng)?但資本就是看上了格爾木的荒原，一次就安裝了幾平方公里的電池板。那里并不是負(fù)荷中心，投資人卻在那里大興光伏，把收集起來(lái)的低密度能流通過(guò)特高壓送往中東部，完全失去了光伏發(fā)電本可以就近裝機(jī)的優(yōu)勢(shì)。為什么?因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/光伏">光伏企業(yè)在成本線上生存，在西部這片陽(yáng)光燦爛的土地上，才能勉強(qiáng)維持微薄的利潤(rùn)。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，如果把光伏板搬下青藏高原，即使效率降低1%，它就要虧本。它是企業(yè)，它要在投運(yùn)后的第二年就開(kāi)始盈利，否則就會(huì)被后投的廠家打敗，不再有翻身的日子。所以它必須尋找光的富礦，才能維持生存。那種曬著太陽(yáng)唱著歌就把錢賺了的幸運(yùn)，從來(lái)就沒(méi)有光顧過(guò)光伏電廠。

三、跟著天氣走的電網(wǎng)

如果說(shuō)玉門關(guān)的春風(fēng)，總是在入夜時(shí)分、在電網(wǎng)最不需要電能的時(shí)候開(kāi)始不識(shí)相地吹拂，那么光伏電廠倒是有眼色的---當(dāng)人們開(kāi)始上班需要電能的時(shí)候，它也擺開(kāi)架勢(shì)攬光入懷開(kāi)始發(fā)電，這對(duì)現(xiàn)時(shí)的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是很識(shí)時(shí)務(wù)的。不過(guò)，幸虧青藏高原少云無(wú)雨，否則遇到江南那樣的黃梅天氣數(shù)月不開(kāi)，那就糟糕透了。

且撇開(kāi)這些不說(shuō)。

光伏上網(wǎng)同風(fēng)電一樣，它又一次蠶食了調(diào)度以供定發(fā)的主導(dǎo)權(quán)。因?yàn)椋舜髢r(jià)錢好不容易收集起來(lái)的那么一點(diǎn)點(diǎn)光能，國(guó)家是絕對(duì)不會(huì)讓它白白浪費(fèi)的，一定得進(jìn)網(wǎng)。只是從調(diào)度的角度感覺(jué)，這電網(wǎng)是越來(lái)越跟著天氣走了，跟以前那種集中式能源轉(zhuǎn)換大為不同，它意味著調(diào)度開(kāi)始要轉(zhuǎn)變觀念，跟老天爺來(lái)周旋了。

氣象部門立即看見(jiàn)了商機(jī)，開(kāi)始向電力部門收取天氣預(yù)測(cè)咨詢費(fèi)：因?yàn)椋欠窆物L(fēng)或者有好太陽(yáng)，決定著日方式的發(fā)供安排。

四、微光發(fā)電

其實(shí)光伏發(fā)電的真正優(yōu)勢(shì)，是在凡有陽(yáng)光的地方都能發(fā)電。負(fù)荷中心當(dāng)然也有陽(yáng)光，為什么不在那里建廠，非要跑到昆侖山的禿頂上?經(jīng)濟(jì)原因已如前述。但從技術(shù)層面看，是因?yàn)楣獍宓霓D(zhuǎn)換效率還太低。負(fù)荷中心大多在中東部地區(qū)，包含著深刻的歷史原因：東南沿海雨量充沛，物產(chǎn)豐富，人文薈萃，人才濟(jì)濟(jì)，人群鼎沸，，，，，，如果它也象青藏高原那樣荒無(wú)人煙，干旱少云，降水量低于蒸發(fā)量，它也就不會(huì)成為負(fù)荷中心了。

以目前的技術(shù)，在這些地區(qū)建光伏電廠，可能還要虧本，于是沒(méi)有辦法，只好放棄分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，跑到昆侖山上去曬太陽(yáng)。

但是你能看到，中東部地區(qū)植被豐茂，萬(wàn)物生長(zhǎng)也是靠太陽(yáng)的，綠色植物能利用的能源，我們?yōu)槭裁醋霾坏?顯然，這就是我們的技術(shù)差距，也就是我們的希望所在?，F(xiàn)在，你可能已經(jīng)在使用太陽(yáng)能計(jì)算器，這塊小小的電池板，在散射光下就能產(chǎn)生電力，說(shuō)明我們的前途是光明的。

以上的課題，就是微光發(fā)電，或者叫低光度發(fā)電。

五、分布式電網(wǎng)的困局

在風(fēng)電、光伏合起來(lái)總發(fā)不超過(guò)全網(wǎng)負(fù)荷30%的今天，理論上電網(wǎng)的調(diào)峰和消納并不存在困難。

德國(guó)的例子具有很好的參考價(jià)值。屋頂電站很普遍，家庭用電的40%來(lái)自光伏，60%來(lái)自電網(wǎng)。光伏發(fā)電的幾乎全部，都由自己“笑納”。電網(wǎng)仍然起著支撐供電質(zhì)量的主導(dǎo)作用。

全網(wǎng)負(fù)荷因此減去40%，那是一筆多大的財(cái)富啊，可以減排多少二氧化碳和硫化物?

但如果要進(jìn)一步提高“風(fēng)、光”電源的比例，技術(shù)困難將呈指數(shù)方式增加：假如風(fēng)光發(fā)電總出力達(dá)到總負(fù)荷的80%，晝夜變化如何解決?儲(chǔ)能固然可以晝儲(chǔ)夜發(fā)，但目前尚無(wú)高容量?jī)?chǔ)備技術(shù);其次，黃梅季節(jié)3個(gè)月陰雨天，負(fù)荷怎么解決?幾乎是無(wú)法解決的難題，除非微光發(fā)電高度發(fā)展，才有可能破解這道難題。

當(dāng)然，到那時(shí)可能會(huì)發(fā)展出更大范圍的遠(yuǎn)程輸電，把撒哈拉電場(chǎng)的能流輸往世界各地，或者，懸浮于太空的光伏電站，通過(guò)微波把電力送回地球，等等。

在電網(wǎng)的微觀方面，管控技術(shù)也將發(fā)生巨大變化：保護(hù)必須發(fā)展出雙向的模式，并能敏銳感知潮流方向;逆變器則一定帶有AGC功能，可以根據(jù)電網(wǎng)頻率的微小變化來(lái)改變饋入電網(wǎng)的能流;AVC技術(shù)則可根據(jù)電壓信號(hào)的細(xì)微變化來(lái)投切電容后備等等。

六、結(jié)語(yǔ)

總之，在大機(jī)組、大調(diào)度統(tǒng)治了電網(wǎng)100余年后的明天，轉(zhuǎn)換能量的原動(dòng)機(jī)逐步變得不再由調(diào)度控制，相反，氣候與氣象開(kāi)始引導(dǎo)調(diào)度，日方式將嚴(yán)重依賴于短期天氣預(yù)測(cè);儲(chǔ)能技術(shù)不得不發(fā)展起來(lái)，以平衡調(diào)度無(wú)法預(yù)期的變化。

無(wú)數(shù)的電源點(diǎn)共享著它們自己生產(chǎn)的能流和信息，電網(wǎng)已經(jīng)不再是主要?jiǎng)恿Φ奶峁┱?，而是頻率和電壓等電能質(zhì)量指標(biāo)的管理者和協(xié)調(diào)人。

【參考文獻(xiàn)】

【1】國(guó)家電網(wǎng)公司，分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(M)，2012-08-02

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【3】羅建中，分布式微型電網(wǎng)并網(wǎng)研究(J)，2009-04-20，碩士論文