光伏发电消纳问题探讨及建议：加快进行电力交易市场和实时电价体系的建设

3.高渗透率不会构成对配电网的威胁

1）不应设置分布式光伏的渗透率上限

同一供电平台到底能够安装多大比例的光伏，目前尚没有定论，可以肯定的是，高渗透率分布式光伏会带来“逆功率流”问题，此时供电平台的具体表现就是网压升高。针对这个问题，分布式光伏有多种方法抑制网压升高，如减功率运行、增加储能、接入备用负荷，以及无功补偿（逆变器有此功能，无须额外增添无功补偿设备）等。对于分布式光伏并网的要求，已经有国家标准（GB/T 29319-2012），该标准对于并网特性、电能质量以及调节能力都有明确的规定，且分布式光伏系统并网前都需要通过电网企业的检测。尽管电网企业并不对分布式光伏进行调度或控制，然而分布式光伏系统本身完全具备在电网出现异常情况下自行调整的能力。因此，没有必要为分布式光伏限定渗透率，电网企业更不能以“消纳能力有限”为由拒绝分布式光伏项目的备案。

2）“鸭子曲线”及其消除办法

尽管每一个单独的分布式光伏系统都能通过自身调节来满足并网特性，使所接入的配电网安全、稳定运行。但如果在一个居民区内（工商业用户没有负荷晚高峰）安装了大量“自发自用”的光伏项目，当白天阳光充足时，从电网管理的角度看，表现为负荷大大下降，但在傍晚太阳落山后，所有光伏系统停止发电，电力需求却急剧上升。这种负荷曲线就像是一只鸭子，因此被称为“鸭子曲线”。这种现象对电网的保障供电能力造成巨大压力。

下图是美国加州近几年来“鸭子曲线”的演变，随着光伏装机容量的逐年迅速上升，“鸭子曲线”将越来越明显。

解决供电区域“鸭子曲线”问题是电网企业的职责范围，但电网企业又无法直接对分布式光伏进行调度控制。“鸭子曲线”问题的解决可以通过实时电价调整来实现。白天阳光充足时，交易电价很低，分布式光伏的储能系统处于充电状态；当傍晚负荷高峰时，交易电价很高，分布式光伏的储能系统则处于放电状态，实现了错峰运行，消除了“鸭子曲线”，分布式光伏也实现了收益最大化。由此也得出一个结论，就是随着分布式光伏的规模化发展，分布式储能市场也会随之兴起。

4.存在的问题

1）分布式光伏具备商业化竞争优势，但国家尚未对分布式光伏项目的建设规模全面放开；

2）自发自用的分布式光伏直接影响到电网企业的效益和业绩，自发自用多了，电网卖电自然就少了，而且分布式光伏项目分散、规模小，且发电商多而杂，电网企业管理负担加重，又没有任何补偿，因此电网企业对于分布式光伏项目的开展没有任何积极性，2019年更是出现了以“消纳能力有限”而不予立项的情况发生；

3）我国不允许分布式光伏项目采用“净电量计量”模式运行，也没有像日本“净零能耗”建筑那样类似的政府计划；

分布式光伏进入平价时代后，具有商业化竞争优势，市场潜力巨大。分布式光伏自身具备的调解能力完全可以保障高渗透率情况下配电网的安全稳定运行，不存在消纳受限的问题。高比例分布式光伏的发展和分布式储能市场的启动有赖于电力交易市场和实时电价体系的建立。

二、高比例可再生能源结构是能源转型趋势

从常规能源为主的电力结构向高比例可再生能源结构转型已经成为世界共识。国际能源署（IEA PVPS），国际可再生能源署（IRENA），欧盟委员会，德国，日本以及很多国际研究机构研究报告的结论都不约而同地指出，未来世界的能源和电力结构是高比例可再生能源，甚至是100%可再生能源结构。尤其值得注意的是，高比例可再生能源结构中，光伏的占比是最高的。IRENA预测，2050年光伏全球装机8519GW，风电装机6014GW，光伏和风电占全球电力装机的72.5%，可再生能源发电量将占全球发电量的86%。DNV.GL预测，到2050年全球光伏累计装机将达到18000GW，占到全球总电力装机的50%以上；由德国环境基金（DBU）支持的LUT“全球100%可再生能源电力结构”研究报告预测，2050年，光伏发电在全球电力供应的占比将达到69%，全球光伏装机将达到22000GW。伴随着光伏高比例发展，化学储能也将迎来前所未有的蓬勃商机。LUT报告指出：2015年，国际上93%的储能为抽水蓄能，蓄电池储能仅占到7%；到2050年，储能总量将是2015年的458倍，蓄电池化学储能将占到95%，抽水蓄能仅占到1%。总之，高比例可再生能源是世界能源转型的方向。

就我国而言，迫于能源供给和温室气体减排的压力，能源转型更是迫在眉睫。我国从2007年始成为温室气体排放世界第一大国，目前是世界能源消费第一大国，是世界最大的电力装机和电力消费国，是世界最大的煤炭和石油进口国，我国石油对外依存度超过70%，天然气对外依存度达到45%。然而，我国常规能源的储采比还不到世界平均值的50%，如果不能在今后20～30年内完成向高比例可再生能源结构的转型，则势必面临巨大的能源安全问题。

国家可再生能源中心依据国家能源转型要求，2018年发布了研究报告《中国可再生能源展望2018》，提出到2050年，中国可再生能源在一次能源消费中的占比达到60%以上，在电力消费的比重达到90%以上的能源转型目标。

化石燃料装机占比需要从现在的60.2%下降到2050年的11.1%，发电量占比需要从现在的70.4%下降到14.0%；而光伏装机占比需要从现在的9.2%上升到2050年的38.3%，发电量占比从现在的2.5%上升到19.3%。光伏装机到2050年将超过20亿千瓦。

我国的光伏制造业十分强大，光伏产品占全球总产量的70%以上，无论从制造、应用还是装备和研发，都处于世界领先，具备支持光伏规模化发展的产业基础。

然而最为重要的是，高比例可再生能源的能源/电力转型方向必须在政府、电网和发电集团之间达成共识，而且必须要有统一的行动。“十四五”是光伏和风电全面进入平价时代的开局5年，是承前启后、继往开来的5年，非常关键。

三、结论和建议

重要结论如下：

1）从技术角度讲并不存在高渗透率光伏情景下的消纳问题，关键是政府、电网、发电企业必须统一思想，坚定高比例可再生能源的能源转型大方向，而且要统一行动。否则，再美好的蓝图也会成为一纸空文。

2）对于集中式光伏电站，通过同步电网、互补电源结构、火电调节机组、网侧/站内储能等措施，使电网具备足够的调节能力，在风光等波动性可再生能源渗透率达到70%时，也不会有电网安全和消纳问题。

3）对于分布式光伏，在平价时代具备较强商业竞争力，市场潜力巨大。依靠分布式光伏自身调节能力，渗透率可以做到100%。对于分布式光伏不应设置渗透率上限。

4）在向高比例可再生能源转型过程和大规模发展光伏发电的进程中，电化学储能将会发挥重要作用，具有巨大的潜在市场，必将带来新的商机。

提出建议如下：

1）“十四五”是我国能源转型的关键之年，建议新增电力装机均为清洁电力，包括水电、风电、光伏、太阳能热发电、生物质发电和气电，燃煤电厂的存量装机需要让出电量，以保证清洁能源电力的先发、满发。

2）对于集中式光伏电站，放开光伏-逆变器容配比，取消保障性收购小时数的限制，给予先发、满发的优先权。

3）对于分布式光伏放开规模限制，对“自发自用，余电上网”的户用光伏系统按照“净电量计量”模式计量和结算；适时启动“净零电耗”建筑计划和示范；鼓励投资光伏微电网项目。

4）推进电力体制改革，放开配电网的经营权；加快进行电力交易市场和实时电价体系的建设。

5）出台针对性的政策和价格体系，激励光伏系统提高自身调节能力，加速储能市场的规模化发展。

6）“他山之石，可以攻玉”，建议决策部门和电网企业考察调研国际相关技术和政策，确保中国能源/电力发展方向正确无误。考察调研项目包括但不限于：高比例可再生能源的发展路线和政策措施（美国加州、欧盟、德国、丹麦、日本、澳大利亚），电力交易市场和实时价格体系（美国、北欧电网、日本），光伏-逆变器容配比（美国、德国、日本、印度），净电量计量（美国、欧洲、日本），“净零能耗”建筑（荷兰、日本），微电网（美国、德国、丹麦、希腊、日本、韩国），分布式光伏造成的“鸭子曲线”及其解决办法（美国、德国、日本）。

原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年1月17日第3、4期