在我國碳達峰、碳中和目標指引下，鄉(xiāng)村分布式光伏發(fā)電將逐年大幅增長。隨著國家能源局下發(fā)“關于報送整縣推進分布式屋頂光伏開發(fā)試點方案的意見”，標志著我國將加快發(fā)展鄉(xiāng)村分布式光伏發(fā)電?？梢灶A見的是，隨著鄉(xiāng)村大量接入新能源，必將對傳統(tǒng)的農村電網(wǎng)帶來挑戰(zhàn)，進而重構鄉(xiāng)村電網(wǎng)發(fā)展模式。
由放射狀無源網(wǎng)變?yōu)橛性淳W(wǎng)
隨著大量分布式光伏等新能源接入，農村配電系統(tǒng)將由原來的放射狀無源網(wǎng)變?yōu)榫哂写罅糠植际诫娫吹挠性淳W(wǎng)，電網(wǎng)物理特性將發(fā)生變化，傳統(tǒng)意義上的農網(wǎng)必然無法適應大規(guī)模、間隙性的分布式電源的廣泛接入，主要表現(xiàn)在以下方面：
農網(wǎng)消納能力不足。在局部地區(qū)，由于區(qū)域負荷特性與光伏、風電等新能源出力特性不匹配，將導致消納困難，需要改造提升或新增變電容量。
影響電能質量。隨著分布式光伏接入容量增加，電壓偏差呈現(xiàn)先減小后增大的“U型”變化，極端情況下甚至會超過電壓要求上限。同時，光伏并網(wǎng)的逆變器增多，在光照強度急劇變化、輸出功率過低等情況下，將產生大量諧波。如浙江嘉興某變電站共接入73個分布式光伏項目，現(xiàn)場監(jiān)測顯示，當分布式光伏出力達30%時，電流總諧波畸變率達14%，超過標準5%的限值規(guī)定。
影響配網(wǎng)自動化和繼電保護動作。傳統(tǒng)農村配電網(wǎng)一般不考慮雙側或多側電源情況，配置3段電流保護，且大部分為無方向過流保護。隨著大量分布式光伏接入，一旦出現(xiàn)故障，電力系統(tǒng)和光伏設備均會向故障點提供短路電流，改變了流經(jīng)保護裝置的電流，可能導致繼電保護裝置誤動、拒動等行為。同時，存在備自投、重合閘等保護不正確動作風險，將導致電網(wǎng)事故范圍擴大。
出現(xiàn)諧波污染且危害增大。隨著逆變器等電力電子元件大規(guī)模接入電網(wǎng)，再加上一些逆變器質量不高，將導致電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染且嚴重超標。電網(wǎng)諧波將導致?lián)p耗增大、繼電保護誤動作、儀表測量不準確等問題，降低供電可靠性和電能質量。
縣級電網(wǎng)調峰難度加大。光伏等間隙性非調峰電源高比例接入縣級農網(wǎng)后，將突顯調峰資源的不足，且由于傳統(tǒng)農網(wǎng)沒有儲能裝置，將導致局部地區(qū)白天光伏發(fā)電高峰(實際是負荷低谷時段)的調峰難度加大，節(jié)假日期間將尤為突出。
需提前開展新能源接網(wǎng)研究
針對上述問題，電網(wǎng)企業(yè)應重點開展以下工作：
開展縣級配電網(wǎng)對分布式光伏接入能力的調查和評估。一是開展縣域分布式光伏屋頂資源可開發(fā)潛力的調查，查清可利用的屋頂資源及可安裝的光伏容量;二是查清現(xiàn)有中低壓配電網(wǎng)和配電變壓器的承接能力。經(jīng)過綜合分析、評價，結合配電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，對所在縣近期和中遠期可接納光伏發(fā)電能力作出評估，指導各單位協(xié)助政府有序開展屋頂光伏建設。
開展分布式光伏大規(guī)模接入對配電網(wǎng)和負荷側電壓影響的研究。在光伏發(fā)電出力、接入位置、線路參數(shù)和負荷水平不同的情況下，現(xiàn)場實測單個和多個分布式光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)電壓的影響，并提出方案，解決配電網(wǎng)中高滲透率分布式光伏造成的電壓越限問題，改善系統(tǒng)節(jié)點電壓，實現(xiàn)分布式光伏就地自適應的電壓控制。
開展不同容量光伏發(fā)電接入低壓配電網(wǎng)的諧波測試。以大量分布式光伏并網(wǎng)的農村配電網(wǎng)為例，在不同容量下對負荷側、配電變壓器側的諧波影響程度進行現(xiàn)場測試并出具分析報告，制定消除諧波的技術措施，以保證電網(wǎng)安全運行和供電質量。
開展分布式光伏并網(wǎng)對農網(wǎng)繼電保護影響的研究。大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)后，對配電網(wǎng)的短路電流和保護定值將產生很大影響，同時，反送電將對保護配合方式產生影響，重合閘的設定原則也需要調整。因此，應研究制定適應大規(guī)模分布式光伏接入配電網(wǎng)的繼電保護設置原則和標準。
開展光伏發(fā)電就地、就近消納的調查評估。對就地(用戶側)、就近(配電臺區(qū)內)、轉移(跨臺區(qū))消納(電量)的能力開展調查和評估。根據(jù)變電站負荷情況，按照就地和就近消納、盡可能減少向上一級電網(wǎng)倒送的原則，確定轄區(qū)新能源發(fā)展規(guī)劃。可劃分為高速發(fā)展、中度發(fā)展、限制發(fā)展等級別，從源頭引導新能源有序接入。
開展適應分布式光伏消納的儲能研究。在整縣光伏建設區(qū)域，探索集中式和分布式相結合的儲能配套方案，充分發(fā)揮儲能對電網(wǎng)的多時空尺度支撐能力，有效解決山區(qū)縣源荷發(fā)展不均衡、不對稱的問題。推動出臺“配額制”儲能建設模式，解決儲能建設存在的“發(fā)電企業(yè)不愿投、電網(wǎng)公司不能投、社會資本不想投”等問題。修訂完善鄉(xiāng)村電網(wǎng)規(guī)劃編制導則和設計、建設標準，今后在鄉(xiāng)村電網(wǎng)建設中要考慮大量分布式光伏(包括其他新能源)的消納，以及配備一定數(shù)量的儲能裝置(包括分布式抽蓄電站、有庫容的山區(qū)小水電抽蓄改造和成熟技術的化學儲能等)，并作為鄉(xiāng)村電網(wǎng)不可分割的組成部分。
新型農網(wǎng)建設要因地制宜
與傳統(tǒng)農網(wǎng)相比，新型農網(wǎng)應具有消納大量可再生分布式清潔電源的接入能力，并確保供電質量。因此，新型農網(wǎng)建設應因地制宜，統(tǒng)籌考慮農村經(jīng)濟發(fā)展階段和分布式光伏特點，采取不同模式，不可一刀切。同時，新型農網(wǎng)建設需要科技創(chuàng)新引領，加快電網(wǎng)數(shù)字化轉型和先進可靠、價格低廉的設備和產品研發(fā)，并需要社會各界的支持。
開展新型農網(wǎng)規(guī)劃研究，完善農村配電網(wǎng)標準。要提出農網(wǎng)優(yōu)化調整方案，在規(guī)劃引領下實現(xiàn)分布式光伏有序建設和接入。當前要做好前期屋頂潛力的調查工作，尤其是積極配合地方政府開展縣域分布式光伏屋頂資源可開發(fā)潛力的調查工作，提高測算結果的科學性和準確性;積極協(xié)助政府出臺分布式光伏開發(fā)規(guī)模、投資和商業(yè)模式等指導意見，全面梳理和完善分布式光伏發(fā)電相關制度、標準，規(guī)范分布式光伏項目實施，防止一哄而起和運動式推進。
應發(fā)揮電網(wǎng)公司的技術、人才、管理優(yōu)勢，編制適應大規(guī)模屋頂分布式光伏接入的新型農村配電網(wǎng)的技術標準、管理規(guī)定，完善相關管控流程，引導源、網(wǎng)、荷、儲協(xié)同發(fā)展。要做好光伏并網(wǎng)配套工程建設，加強對農村配電網(wǎng)的改造升級，確保大量分布式光伏并網(wǎng)后安全穩(wěn)定運行。
大力培育農村用電市場，就地、就近消納光伏發(fā)電。要通過農村電氣化、電能替代等工程實施，進一步提高電能占農村終端能源消費的比重;著力推動農業(yè)生產生活電氣化，努力提升農村地區(qū)分布式光伏就地消納的能力;全面拓展農業(yè)領域電氣化市場，推動農業(yè)生產技術升級。
具體而言，要借助農網(wǎng)改造升級，大力推廣電排灌、電動農機具、農業(yè)養(yǎng)殖溫控、電動噴淋、電孵化等農業(yè)生產電氣化示范項目;推廣鄉(xiāng)村校園電氣化、鄉(xiāng)村旅游電氣化等項目，試點在農村地區(qū)推廣電炊具、電采暖、電炒茶、電烘干等高能效電器設備的應用，不斷提高鄉(xiāng)村電氣化水平，實現(xiàn)分布式光伏就地消納。
促進政策和法規(guī)建設、完善，推動新型農網(wǎng)(電力系統(tǒng))發(fā)展。要協(xié)助政府出臺相關政策法規(guī)，在合理的價格下引導投資方、消納方和電網(wǎng)企業(yè)按市場化規(guī)則有序運作。制定投資人需承擔儲能建設和諧波消除責任的原則，配套的儲能裝置和消諧設備可由投資人自建自管，也可采取市場化認購、統(tǒng)一建設共享資源等辦法。
大規(guī)模分布式光伏接入農村配電網(wǎng)后形成的新型電網(wǎng)，不僅在技術和管理層面帶來變化，也會對不同電壓等級農網(wǎng)的投資、網(wǎng)損和運行成本等產生顯著影響。因此，需明確相關政策，實現(xiàn)分類定價，并在各市場成員之間進行公平分攤，確保新型農網(wǎng)建設的資金來源。
加強領導，進一步提高對建設新型農網(wǎng)的認識。整縣屋頂分布式光伏和新型農網(wǎng)建設離不開黨委、政府的領導和推動。因此，要在政府部門層面建立新型農網(wǎng)建設領導小組，制定階段性建設規(guī)劃與計劃，定期檢查、總結建設情況。
整縣屋頂分布式光伏和新型農網(wǎng)建設涉及面廣、投資金額多、工程規(guī)模大、持續(xù)時間長，各地供電公司應積極主動匯報，贏得政府和社會各界的支持，將包括農村分布式光伏在內的各類可再生新能源發(fā)電和新型農網(wǎng)建設作為落實碳達峰、碳中和目標和“建設美麗鄉(xiāng)村、美麗中國”的重要工作，納入對各級政府的綜合考核，以營造良好的內外部環(huán)境。
(作者系中國電機工程學會農電專委會副主任委員)
文章來源：中國能源報
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