光伏入網(wǎng)的技術(shù)前景

一、風(fēng)電并網(wǎng)的啟示

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

大量風(fēng)電機組的并網(wǎng)，使本來(lái)以供定發(fā)的電網(wǎng)調度，一下子很不習慣。在水火互濟的時(shí)代是負荷問(wèn)我要多少，我就安排發(fā)多少，調度100%地掌握著(zhù)發(fā)電側的主導權。但風(fēng)電的出力，是看老天爺的安排，非調度所能主導。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度主導權悄悄地蠶食掉一塊!但風(fēng)電是清潔可再生能源，符合國家產(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(hù)的偏好，但畢竟不到15%，把水、火調下來(lái)一點(diǎn)就擺平了。調度感到氣悶的是：風(fēng)電并網(wǎng)有點(diǎn)扭轉乾坤的意思，調度無(wú)意中被人綁架了一回。它意味著(zhù)電網(wǎng)運行的主導權慢慢被轉移到了發(fā)電側。

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)電本可以就近裝機的優(yōu)勢。為什么?因為光伏企業(yè)在成本線(xiàn)上生存，在西部這片陽(yáng)光燦爛的土地上，才能勉強維持微薄的利潤。在現有的技術(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)，它要在投運后的第二年就開(kāi)始盈利，否則就會(huì )被后投的廠(chǎng)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(zhù)太陽(yáng)唱著(zhù)歌就把錢(qián)賺了的幸運，從來(lái)就沒(méi)有光顧過(guò)光伏電廠(chǎng)。

三、跟著(zhù)天氣走的電網(wǎng)

如果說(shuō)玉門(mén)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)始不識相地吹拂，那么光伏電廠(chǎng)倒是有眼色的---當人們開(kāi)始上班需要電能的時(shí)候，它也擺開(kāi)架勢攬光入懷開(kāi)始發(fā)電，這對現時(shí)的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)是很識時(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，它又一次蠶食了調度以供定發(fā)的主導權。因為，花了大價(jià)錢(qián)好不容易收集起來(lái)的那么一點(diǎn)點(diǎn)光能，國家是絕對不會(huì )讓它白白浪費的，一定得進(jìn)網(wǎng)。只是從調度的角度感覺(jué)，這電網(wǎng)是越來(lái)越跟著(zhù)天氣走了，跟以前那種集中式能源轉換大為不同，它意味著(zhù)調度開(kāi)始要轉變觀(guān)念，跟老天爺來(lái)周旋了。

氣象部門(mén)立即看見(jiàn)了商機，開(kāi)始向電力部門(mén)收取天氣預測咨詢(xún)費：因為，是否刮風(fēng)或者有好太陽(yáng)，決定著(zhù)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，是在凡有陽(yáng)光的地方都能發(fā)電。負荷中心當然也有陽(yáng)光，為什么不在那里建廠(chǎng)，非要跑到昆侖山的禿頂上?經(jīng)濟原因已如前述。但從技術(shù)層面看，是因為光板的轉換效率還太低。負荷中心大多在中東部地區，包含著(zhù)深刻的歷史原因：東南沿海雨量充沛，物產(chǎn)豐富，人文薈萃，人才濟濟，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 )成為負荷中心了。

以目前的技術(shù)，在這些地區建光伏電廠(chǎng)，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，跑到昆侖山上去曬太陽(yáng)。

但是你能看到，中東部地區植被豐茂，萬(wàn)物生長(cháng)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在，你可能已經(jīng)在使用太陽(yáng)能計算器，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)負荷30%的今天，理論上電網(wǎng)的調峰和消納并不存在困難。

德國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(zhù)支撐供電質(zhì)量的主導作用。

全網(wǎng)負荷因此減去40%，那是一筆多大的財富啊，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)困難將呈指數方式增加：假如風(fēng)光發(fā)電總出力達到總負荷的80%，晝夜變化如何解決?儲能固然可以晝儲夜發(fā)，但目前尚無(wú)高容量?jì)浼夹g(shù);其次，黃梅季節3個(gè)月陰雨天，負荷怎么解決?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。

當然，到那時(shí)可能會(huì )發(fā)展出更大范圍的遠程輸電，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(guān)方面，管控技術(shù)也將發(fā)生巨大變化：保護必須發(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)則可根據電壓信號的細微變化來(lái)投切電容后備等等。

六、結語(yǔ)

總之，在大機組、大調度統治了電網(wǎng)100余年后的明天，轉換能量的原動(dòng)機逐步變得不再由調度控制，相反，氣候與氣象開(kāi)始引導調度，日方式將嚴重依賴(lài)于短期天氣預測;儲能技術(shù)不得不發(fā)展起來(lái)，以平衡調度無(wú)法預期的變化。

無(wú)數的電源點(diǎn)共享著(zhù)它們自己生產(chǎn)的能流和信息，電網(wǎng)已經(jīng)不再是主要動(dòng)力的提供者，而是頻率和電壓等電能質(zhì)量指標的管理者和協(xié)調人。

【參考文獻】

【1】國家電網(wǎng)公司，分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規定(M)，2012-08-02

【2】徐青山，分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)(J)，2011-11-01版

【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