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中国光伏行业协会的路线图显示,2021年分布式光伏在年利用小时数为1000时,成本0.39元/千瓦时,1200小时的成本为0.33元/千瓦时,说明没有补贴情况下,分布式光伏在我国东部(三类资源区)具备商业竞争优势。在未来10年内,分布式光伏在三类资源区的电价还可以进一步下降到0.2元/千瓦时以下,这是完全有把握的预期。因此,“十四五”期间,分布式光伏的主要发展形式是“自发自用”项目,而5年之后,分布式光伏的全额上网项目也将迎来巨大的市场。总之,在2021年以后的平价时代,光伏发电在成本上很有竞争力,完全具备规模化发展的商业潜力。目前,美国、欧洲各国和日本最大的商业化光伏市场也都是“自发自用”的分布式光伏。
2)净电量计量(Net Metering)
净电量计量是“自发自用,余电上网”分布式光伏的一种计量和结算方式,被美国、欧洲和日本普遍采用。在净电量计量方式下运行,所有的光伏电量(包括余电上网电量)的价值将等同于电网的销售电价(目前国内政策对于光伏余电上网电量,只以脱硫电价结算),这将大大提高分布式光伏项目的收益。另外,净电量计量模式下,也不用考虑光伏发电是否与负荷匹配的问题。净电量计量模式对于电网企业也有好处,只需要一年查看一下用户电表,按照净电量结算即可,大大减轻了工作量。但目前国内并不允许按照净电量计量方式运行。建议2021年开始(平价时代)对户用光伏项目实施净电量计量和结算。这样一方面大大减轻了电网企业的管理负担,另一方面则提高了户用光伏的收益,有利于进一步扩大户用光伏市场。
2016年笔者曾经实地考察过日本的净零能耗建筑。2014年4月,日本政府根据能源政策法制定了《第四次能源基本计划》,明确了日本实现零能耗建筑的目标和方针,到2020年新建公共建筑和标准居住建筑实现净零能耗,到2030年所有新建建筑平均实现净零能耗。在这个计划的推动下,日本户用光伏快速发展,连续3年装机接近或超过10GW。
这些建筑是否达到了“净零能耗”并不清楚,但所看到的建筑的确是达到了“净零电耗”甚至“负电耗”(净输出),即实现了电力供应的自给自足。日本的净零能耗建筑采用双向计量、双向结算方式,通过智能化管理(类似于德国的“智能家居”),做到用户收益最大化。净零能耗建筑基本可以做到零电费支付,甚至做到“负电费”,即全年算下来电量净输出,还可以赚钱。因为“净零能耗”建筑必须与建筑节能相结合,实施起来比较复杂,建议在国内先开展“净零电耗”建筑示范。
4)光伏微电网
光伏微电网属于典型的“自发自用,余电上网”的分布式光伏,是实现光伏高渗透率和电网友好的重要途径。光伏微电网是由光伏组件、逆变装置、储能系统、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统,与外电网只有一个交互电量的连接点,是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。按照功能不同,光伏微电网可以有如下几种。
自用型微电网:由单位或个人投资兴建,自建自用,光伏渗透率100%,可以联网运行,也可以主动式“孤岛”运行,双向计量,双向结算,联网运行时能够根据电网要求和实时电价与电网互动,自动控制从电网购电或向电网卖电,在为电网削峰填谷的同时,实现收益最大化。当电网发生故障时,微电网能够自动转为“孤岛”运行,可以做到“黑启动”和“无缝切换”。自用型光伏微电网的效益明显,是吸引投资、扩大光伏应用的主要形式。
服务型微电网:由配电网运营商投资建设,为一个区域内的多用户供电,由微电网运营商管理和经营,可以联网运行,也可以“孤岛”运行,双向计量,双向结算,实现收益最大化。“孤岛”运营时可以保证微网内全部用电户或主要用电户的供电,光伏渗透率50%~100%。服务型光伏微电网能够助力电力体制改革,打破传统垄断经营,是实现配电网经营权开放的最好抓手。
互动型微电网:由电网或配电网企业投资建设,主要目的不是自用电,而是与电网互动,满足电网要求,为电网提供辅助服务,是未来虚拟电网的重要组成。联网运行,光伏渗透率300%~500%,双向计量,双向结算,系统能够实现恒功率输出和削峰填谷,依靠光伏超低成本和响应实时电价,实现盈利。丹麦技术大学(DTU)的微电网和韩国电力公司(KEPCO)实施的智能电网(Smart Grid)项目均属此类。
2.储能在分布式光伏市场的潜力巨大
一方面是因为分布式光伏的成本大大低于电网的零售电价,价差足以支持安装储能,这与德国和日本的情况类似。另一方面,安装储能之后,分布式光伏系统就具备了调节能力,在电力交易市场和实时电价系统建立起来之后,能够根据电价与电网互动,实现分布式光伏项目的收益最大化。因此,储能在分布式光伏领域的潜在市场十分巨大。
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