“雙碳”目標(biāo)下太陽能發(fā)電發(fā)展規(guī)劃研究

摘 要：為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，有必要在縣域構(gòu)建安全低碳、綠色高效的能源保障體系，打造新型低碳智慧縣城。為安全高效利用縣域空間資源，分布式新能源+儲能等新興技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用成為綠色低碳發(fā)展的重點(diǎn)，現(xiàn)以臨沂市蒙陰縣分布式光伏規(guī)劃為例開展研究工作。堅(jiān)持統(tǒng)籌規(guī)劃、有序推進(jìn)的原則，因地制宜開發(fā)建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)，配合先進(jìn)共享儲能技術(shù)，提高光伏就地消納能力，改善電能質(zhì)量水平，節(jié)約優(yōu)化配電網(wǎng)投資，提高居民及工商業(yè)綠電消費(fèi)占比;服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，拓寬農(nóng)民增收渠道，改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，增進(jìn)農(nóng)民福祉，實(shí)現(xiàn)全區(qū)碳達(dá)峰、碳中和與鄉(xiāng)村振興兩大國家重大戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：分布式光伏;電力消納;效益分析;碳排放

0 引言

大力發(fā)展新能源是推動(dòng)綠色低碳發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)的重要支撐，是應(yīng)對氣候變化、履行我國國際承諾的重要舉措，我國實(shí)現(xiàn)2030年前碳排放達(dá)峰和努力爭取2060年前碳中和的目標(biāo)任務(wù)艱巨，需要進(jìn)一步加快新能源發(fā)展。為打造“南有浙江安吉，北有山東蒙陰”的縣域品牌，在“美麗中國先行示范區(qū)”建設(shè)上走在前列，蒙陰縣大力推廣光伏建設(shè)，為建設(shè)美麗、富強(qiáng)、幸福新蒙陰貢獻(xiàn)力量。

目前蒙陰縣集中式光伏基本已開發(fā)完畢，受場地條件限制、政策因素等影響，未來蒙陰縣大片開發(fā)集中式光伏的可能性較小。而蒙陰縣建筑屋頂資源豐富、分布廣泛，開發(fā)建設(shè)屋頂分布式光伏潛力巨大。推進(jìn)屋頂分布式光伏建設(shè)，有利于整合資源，實(shí)現(xiàn)集約開發(fā)，有利于引導(dǎo)居民綠色能源消費(fèi);是暢通綠水青山和金山銀山的轉(zhuǎn)化路徑，也是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和與鄉(xiāng)村振興兩大國家重大戰(zhàn)略的重要措施。

利用地方優(yōu)勢建設(shè)大型片區(qū)的分布式光伏項(xiàng)目可以有效利用閑置屋頂資源，充分利用太陽能資源，向用戶供給大量的清潔能源并提升能源利用效率，有利于促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)向低碳化、清潔化轉(zhuǎn)變，降低對煤炭、石油等化石能源的依賴和消耗;有利于供能側(cè)減少二氧化碳的排放，為減緩氣候變暖做出貢獻(xiàn);同時(shí)也契合了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中“生態(tài)宜居”的要求，能為農(nóng)民創(chuàng)收，推動(dòng)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。

1 分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀及基礎(chǔ)

1.1 ? ?分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀

蒙陰縣10 kV及以下分布式光伏接入客戶數(shù)由2015年的33戶增至2021年（上半年）的1.03萬戶，光伏裝機(jī)總?cè)萘吭鲋?89.93 MW，其中10 kV分布式光伏接入戶數(shù)11戶，總裝機(jī)容量36.5 MW;0.4 kV及以下分布式光伏接入客戶數(shù)10 288戶，總裝機(jī)容量253.43 MW。臺區(qū)光伏滲透率42.6%，全市第一，高于全省平均水平。隨著分布式光伏接入電網(wǎng)的比例越來越高，蒙陰縣配電網(wǎng)的消納能力略顯不足，光伏高峰出力會導(dǎo)致潮流反送。光伏潮流倒送的過載問題會影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致末端過電壓問題。此外，分布式光伏還存在運(yùn)維效率較低、無統(tǒng)一的管理平臺等問題。

1.2 ? ?分布式光伏發(fā)展基礎(chǔ)

采用Meteonorm數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。光伏項(xiàng)目所在區(qū)域年輻射量1 403.4 kW·h/m2，其中春季439.1 kW·h/m2、夏季453.9 kW·h/m2、秋季296.5 kW·h/m2、冬季213.9 kW·h/m2，最大、最小總輻射量月份分別為5月、12月，總輻射量分別為170.5 kW·h/m2、62.9 kW·h/m2，具體如圖1所示。根據(jù)《太陽能資源評估方法》（GB/T 37526—2019）[1]，項(xiàng)目試點(diǎn)屬于太陽能資源較豐富地區(qū)，太陽能資源穩(wěn)定程度為0.368 9，表明項(xiàng)目試點(diǎn)的太陽能資源穩(wěn)定，適宜太陽能資源的開發(fā)利用。

2 分布式光伏并網(wǎng)分析

2.1 ? ?光伏并網(wǎng)模式

根據(jù)光伏建設(shè)場景和本地電網(wǎng)政策，可將光伏并網(wǎng)模式分為全部自發(fā)自用，自發(fā)自用、余電上網(wǎng)，全額上網(wǎng)3種模式。

2.2 ? ?接入系統(tǒng)方案設(shè)想

（1）220 V戶用接入：適用于在居民家庭屋頂建設(shè)光伏，家庭用電電壓為220 V的場景。

（2）380 V工商業(yè)接入：適用于在小型工商業(yè)和學(xué)校、醫(yī)院、村委會等公共建筑屋頂上建設(shè)光伏的場景。

（3）10 kV并網(wǎng)接入[2]：適用于在大型工商業(yè)等屋頂資源集中、可裝機(jī)容量大的場景。

2.3 ? ?光伏消納配套措施

蒙陰縣部分區(qū)域光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)已出現(xiàn)光伏消納與需求間的矛盾;光伏接入最大功率受設(shè)備容量、末端電壓偏差、線路容量等約束影響。因此，為提升蒙陰縣光伏利用水平，須將光伏、電網(wǎng)、儲能、消納等因素統(tǒng)籌考慮，制訂提升光伏消納能力的技術(shù)措施。

（1）建設(shè)外送消納通道：蒙陰縣農(nóng)村區(qū)域光伏裝機(jī)量大，可再生能源就地消納能力有限，且外送通道不足，容易造成棄光現(xiàn)象。因此需加強(qiáng)外送通道建設(shè)，提高分布式電源的外送能力。

（2）改造變電設(shè)施及線路：部分地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，變電設(shè)施和線路規(guī)格較小，容易造成線路過載、短路電流大[3]等問題，無法滿足大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)接入，需要對原有的配電線路及變電站進(jìn)行改造升級。

（3）多種方式并網(wǎng)：根據(jù)光伏分布情況、現(xiàn)場電網(wǎng)情況，制訂差異化接入方案。差異化接入方案包括配變低壓母線接入、專用升壓變壓器接入、專用10 kV并網(wǎng)接入等。

（4）配套儲能建設(shè)：根據(jù)光伏分布和電力消納等因素，研究用戶側(cè)分布式儲能和電網(wǎng)側(cè)集中式共享儲能的應(yīng)用。

（5）柔性直流互聯(lián)系統(tǒng)：合理配置適量柔性直流互聯(lián)系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)不僅能減少用戶對電網(wǎng)的依賴，且能使光伏發(fā)電的功率平滑輸出，對電網(wǎng)不會造成大的沖擊，有利于最大化就地消納光伏發(fā)電，減少損耗。

（6）推廣電能替代：通過在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、電力供應(yīng)與消費(fèi)、交通運(yùn)輸、居民采暖、家庭電氣化等五大領(lǐng)域拓展電能替代廣度、深度，提升終端消費(fèi)電氣化水平，提升消費(fèi)側(cè)分布式光伏消納能力。

3 分布式光伏規(guī)劃

3.1 ? ?近期分布式光伏規(guī)劃

優(yōu)先篩選開發(fā)條件良好、消納能力強(qiáng)、商業(yè)模式成熟、具有明確政策導(dǎo)向的項(xiàng)目作為近期“十四五”期間開發(fā)重點(diǎn)，如：（1）峰谷電價(jià)差較大的工業(yè)用戶，根據(jù)用電特性及電價(jià)水平，通過分布式光伏+儲能系統(tǒng)，降低用電成本;（2）政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等公共建筑，充分利用空間資源安裝光儲系統(tǒng);（3）針對規(guī)劃的供電要求較高的用電企業(yè)，建設(shè)分布式光伏+儲能系統(tǒng)，可提供電源緊急備用、改善電能質(zhì)量等增值服務(wù);（4）近期具有碳排指標(biāo)壓力的企業(yè)。

結(jié)合蒙陰縣各類型屋頂條件，參照前述項(xiàng)目近期重點(diǎn)方向，按照“宜建盡建”的原則，蒙陰縣不同類型屋頂分布式光伏規(guī)劃如表1所示。

3.2 ? ?遠(yuǎn)期分布式光伏規(guī)劃

蒙陰縣遠(yuǎn)期總體建設(shè)規(guī)模約為569 MW，總發(fā)電量6.711 2億kW·h。蒙陰縣遠(yuǎn)期不同類型屋頂分布式光伏規(guī)劃如表2所示。

4 “十四五”期間規(guī)劃效益分析

4.1 ? ?經(jīng)濟(jì)效益

4.1.1 ? ?促進(jìn)蒙陰縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展

“十四五”期間，本規(guī)劃光伏新增總裝機(jī)容量167 MW，項(xiàng)目總投資約7.35億元，可以光伏為核心，實(shí)現(xiàn)“一業(yè)促多業(yè)”“一點(diǎn)帶多點(diǎn)”，促進(jìn)清潔能源產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)抱團(tuán)發(fā)展，帶動(dòng)各產(chǎn)業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，助力蒙陰縣新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，力促生態(tài)工業(yè)強(qiáng)項(xiàng)更強(qiáng)、優(yōu)勢更優(yōu)。初步估算可帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)投資約7.7億元，綜合經(jīng)濟(jì)效益約15.05億元。

4.1.2 ? ?為當(dāng)?shù)赜脩魩斫?jīng)濟(jì)效益

根據(jù)《國家發(fā)展改革委關(guān)于2021年新能源上網(wǎng)電價(jià)政策有關(guān)事項(xiàng)的通知》（發(fā)改價(jià)格〔2021〕833號），對新備案集中式光伏電站、工商業(yè)分布式光伏項(xiàng)目和新核準(zhǔn)陸上風(fēng)電項(xiàng)目，中央財(cái)政不再補(bǔ)貼，實(shí)行平價(jià)上網(wǎng)，2021年新建項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)按當(dāng)?shù)厝济喊l(fā)電基準(zhǔn)價(jià)執(zhí)行，山東省燃煤發(fā)電基準(zhǔn)價(jià)為0.393 9元/（kW·h）。

（1）至2025年新增黨政機(jī)關(guān)建筑屋頂光伏裝機(jī)容量7.92 MW，未來25年共發(fā)電2.37億kW·h，綜合電價(jià)按折后（8.5折）電價(jià)0.442元/（kW·h）計(jì)算，未來25年總收益2 023萬元，年均可以創(chuàng)造81萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）至2025年新增學(xué)校、醫(yī)院、村委會等公共建筑屋頂光伏裝機(jī)容量27.38 MW，未來25年共發(fā)電8.19億kW·h，綜合電價(jià)按折后（8.5折）電價(jià)0.442元/（kW·h）計(jì)算，未來25年總收益6 991萬元，年均可以創(chuàng)造280萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）至2025年新增工商業(yè)廠房屋頂光伏裝機(jī)容量68.02 MW，未來25年共發(fā)電20.33億kW·h，考慮峰谷電價(jià)差后綜合電價(jià)按0.736 2元/（kW·h）計(jì)算，未來25年總收益11.98億元，年均可以創(chuàng)造4 790萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）至2025年新增農(nóng)村居民屋頂光伏裝機(jī)容量63.67 MW，未來25年共發(fā)電19.03億kW·h，農(nóng)村居民業(yè)主總收益1.91億元，年均可以創(chuàng)造764萬元的經(jīng)濟(jì)效益。其中考慮由投資方融資建設(shè)，農(nóng)村居民業(yè)主前20年收取租金，第20年以后光伏電站所有收益歸屋頂業(yè)主所有。屋頂光伏容量按20 kW計(jì)算，共安裝40塊組件，每塊組件租金為20元/年，每年收益為800元，后五年收益為4.4萬元，25年總收益約6.0萬元。

綜上分析，本規(guī)劃未來25年可為當(dāng)?shù)赜脩魟?chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益14.79億元，年均收益5 914萬元。

4.1.3 ? ?進(jìn)一步增加地方財(cái)稅收入

本規(guī)劃穩(wěn)定運(yùn)營后，每年能為當(dāng)?shù)卣暙I(xiàn)大量的稅收，25年共增加1.73億元，平均每年增加692萬元。此外，通過帶動(dòng)建筑、建材、發(fā)電設(shè)備等行業(yè)的發(fā)展，也將間接推動(dòng)地方政府稅收的增長，這有利于提升地方政府的財(cái)政支出能力，進(jìn)而增強(qiáng)政府利用財(cái)政資金加大地方投資，完善公共設(shè)施建設(shè)、提高地區(qū)公共服務(wù)水平的能力，有助于進(jìn)一步推進(jìn)民生工程的建設(shè)。

4.1.4 ? ?一定程度上帶動(dòng)就業(yè)

項(xiàng)目整體建設(shè)過程可吸納當(dāng)?shù)亻e散勞動(dòng)力，每年可增加1 800人次就業(yè)，項(xiàng)目整體建成后，產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)，可以提供100人左右的運(yùn)維崗位。在穩(wěn)定就業(yè)過程中，除著力擴(kuò)大就業(yè)渠道、增加崗位供給外，還可培養(yǎng)勞動(dòng)者的光伏專業(yè)技能。穩(wěn)定就業(yè)，提升就業(yè)質(zhì)量，使更多勞動(dòng)者成為創(chuàng)業(yè)者。

4.2 ? ?社會效益

4.2.1 ? ?綠色低碳，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

推進(jìn)屋頂分布式光伏建設(shè)，有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提前構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實(shí)施可再生能源替代行動(dòng)，控制化石能源總量;有利于經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展，引導(dǎo)居民綠色低碳能源消費(fèi)，為助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)邁出堅(jiān)實(shí)的一步，提升蒙陰縣“碧水映青山，綠色新蒙城”的社會形象。

4.2.2 ? ?推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施

本規(guī)劃積極響應(yīng)蒙陰縣建設(shè)全國鄉(xiāng)村振興示范縣工作方案，統(tǒng)籌推進(jìn)鄉(xiāng)村“五大振興”，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)高質(zhì)高效、鄉(xiāng)村宜居宜業(yè)、農(nóng)民富裕富足。建設(shè)戶用光伏電站，可保障農(nóng)民增收致富，助力實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略。

4.2.3 ? ?鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果

戶用光伏電站建設(shè)項(xiàng)目能拓寬農(nóng)民增收渠道，改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，促進(jìn)社會公平正義，增進(jìn)農(nóng)民福祉，讓億萬農(nóng)民走上共同富裕的道路，鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果。

4.2.4 ? ?降低企業(yè)能耗，緩解用電緊張問題

對于園區(qū)生產(chǎn)型企業(yè)能耗大的問題，企業(yè)如采用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充，特別是在用電高峰期，不僅能享受折扣電價(jià)，而且發(fā)電相對穩(wěn)定，光伏發(fā)電時(shí)間與企業(yè)用電高峰時(shí)段基本一致，可真正達(dá)到削峰作用，在一定程度上緩解當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供電壓力。

4.2.5 ? ?推動(dòng)節(jié)約型社會建設(shè)

蒙陰縣正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要用到很多電力資源，太陽能是一種新型能源，能減少其他不可再生能源的消耗。而本規(guī)劃的實(shí)施是充分利用太陽能發(fā)電的重要舉措，有利于推動(dòng)建設(shè)節(jié)約型社會。

4.3 ? ?環(huán)境效益

根據(jù)測算，光伏發(fā)電的CO2排放量為15～34 g/（kW·h），光伏發(fā)電的CO2排放量只是化石能源的1/40～1/20，所以光伏發(fā)電在降低碳排放方面擁有壓倒性優(yōu)勢。

本規(guī)劃的實(shí)施有利于加快推進(jìn)蒙陰縣“美麗中國先行示范區(qū)”建設(shè)方案中碳匯交易工作，帶來可預(yù)見的環(huán)境效益。至2025年蒙陰縣分布式光伏（420.43 MW）減排量如表3所示。通過中國碳交易網(wǎng)查詢近年來市場碳交易均價(jià)在50元/t左右，預(yù)測至2025年蒙陰縣每年的碳交易可達(dá)2 473萬元。通過碳減排收益分享，不僅能加快光伏投資企業(yè)建設(shè)成本的回收，還為園區(qū)生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了額外收益。

5 結(jié)論及建議

（1）蒙陰縣光伏規(guī)?；_發(fā)規(guī)劃，可優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，使光伏成為主力能源之一。“十四五”期間，蒙陰縣將逐步用分布式光伏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化石能源，帶來可預(yù)見的經(jīng)濟(jì)、社會效益，并完成總體規(guī)劃碳排放目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)助力。對于后續(xù)規(guī)劃建設(shè)的分布式光伏電站，通過消納和電網(wǎng)條件分析，提出配套的光伏消納技術(shù)措施。

（2）針對開發(fā)企業(yè)分布式光伏項(xiàng)目備案流程，建議電網(wǎng)公司與企業(yè)對電網(wǎng)接入申請流程及其他配套流程進(jìn)行創(chuàng)新并監(jiān)督實(shí)施;建議對分布式電力交易機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新，多方融合打造數(shù)字化綠電交易平臺;建議制訂積極政策，提升企業(yè)、個(gè)人安裝光伏意愿。

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收稿日期：2021-08-30

作者簡介：陳麗華（1989—），女，福建寧德人，工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。