本文根据上海睿宣企业管理咨询公司创始人张少为先生在2018年8月20日举行的“碲化镉全球峰会暨第四届碲化镉材料与太阳能电池技术国际研讨会”上的演讲整理而成。
张少为先生为上海睿宣企业管理咨询公司创始人、首席咨询培训师,曾任南方电网联营公司(现南方电网)总调正值调度员。
以下为正文:
在前面介绍完我国标准法,光伏相关国家标准系列及国际标准后,我们继续谈谈光伏相关企业标准与电网调度运行。
电力系统中大多的发电形式比如水电、火电、核电都有水轮机、汽轮机,即有能量输入过程以及发电机动态旋转切割磁力线的能量的转化过程,风电也是一样。但是光伏例外,它的发电过程不用切割磁力线所以无需发电机,能量转化是通过材料的物理特性直接完成的,发电过程相对简捷,所以从许多年前开始我就认为光伏是最有前途的。我们看看传统的水电与火电,云南的西门子机组110年来还在运行,火电也有不少运行了几十年以上的机组。光伏是静止发电方式,按道理运行寿命应该更长久。
目前不少光伏发电站遇到并网以及出力受限的问题,也不能简单地认为全是某一方面的问题,更需要了解电网调度运行的相关法规与条例。也需要清楚相应的光伏电站属于哪一级电力部门管理。同时,除国家标准外,充分了解现行的光伏相关行业及企业标准也是十分有帮助的。按照标准法,我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准以及企业标准,又可以分为强制标准与推荐性标准。往往标准级别越低,要求越严格与具体。另外,了解并满足国家电网、南方电网以及地方电网出台的光伏与分布式发电的企业标准、规范及管理办法对于光伏电站的开发、建设、并网及运行十分重要。电力法与电网调度管理条例是针对所有发电与电网调度运行由国家制定的法规,了解与学习对于光伏电站顺利上网会很有帮助。
电力调度是电力系统的运行指挥机构,它既是生产单位,又是其主管公司的职能机构。实行统一调度、分级管理、各负其责,这也是调度管理三大基本原则,是现代电网管理的客观规律的要求。 各级调度在业务上是上下级的关系,下级调度必须服从上级调度的领导和指挥。电力系统调度是由许多发电厂提供电能,通过输电、变电、配电、供电网络向广大用户供电,是一个复杂的系统。其产、供、销过程在一瞬间同时完成和平衡。简言之调度就是对运行的控制。举个例子,往往调度原则要求无功就地平衡,这也是要求发电厂具有一定的无功调节能力的原因。
为什么要统一调度呢?自1882年起,电网发展基本分为四个阶段,即孤立发电时代、微电网时代、大电网时代及数字电网时代。首先,发电、输电、配电、用电是瞬间同时发生同时完成,虽然说目前有储能技术,但是储能容量相对于系统容量而言还是微乎其微。其次,发电、供电、用电应随时处于动态平衡状态,需要统一调度管理以确保系统安全运行。第三、需要及时、迅速、正确应对用电负荷变化以及迅速处理异常事故。最后、电力系统事故若处置不当,后果将十分严重。 综上所述,统一调度对于目前的电网发展阶段还是必须的。虽然目前智能微电网及分布式发电发展迅速,但出于系统安全及电能质量保证的角度来看,孤立的微电网在电网输电线难以到达的地区比较有价值。在电网供电覆盖范围内,微电网还是以联网的方式运行比较稳妥,否则系统稳定、电压质量、频率质量的保证难度较大,因为容量较小,且一般备用电源能力有限。个人意见,仅供参考。
作为法规颁布的电网调度管理条例有六项主要要求。统一组织全网调度计划(或称电网运行方式)的编制和执行,其中包括统一平衡 和实施全网发电、供电调度计划,统一平衡和安排全网主要发电、供电设备的检修进度,统一安排全网的主接线方式,统一布置和落实全网安全稳定措施等。 统一指挥全网的运行操作和事故处理。 统一布置和指挥全网的调峰、调频和调压。 统一协调和规定全网继电保护、安全自动装置、调度自动化和通信系统的运行。 统一协调水电厂水库的合理运用。 统一规章制度,统一协调有关电网运行的各种关系。 可以看到统一管理是核心概念。
国内调度分为五级,最高一级是国家级的调度中心,其次是区域网的、各省、各地、各县。国家电网分为五级,而南方电网则分为四级,中间没有区域网这一级。调度的八大原则值得了解,虽然大家的主要工作是进行光伏研究研究和实验,但是了解电网端的需求对各位的工作应该会有助。八大原则是:
第一、 绝对服从原则。运行人员必须以服从全网需要为准则,绝对服从调度管理,坚决贯彻执行上级调度的安排与要求,不能以任何借口不执行调度的命令。
第二、 安全第一原则。电网,包括发电站及用户端的安全是第一位的。运行调度必须始终坚持“安全第一、预防为主”的原则。
第三、 计划原则。无论机组和系统的解列、并列时间,还是综合出力的高低,都要严格按计划规定执行。
第四、 准确性原则。调度工作从命令的发布到接受,操作的实施以及信息的流通,都必须做到严肃认真,准确无误。遥测、遥信、遥控及遥调功能是保障。
第五、 局部利益服从全局利益原则。严格按照电网经济调度方案的规定进行生产安排,不能片面强调局部利益而损害全网效益的提高。有一段时间个别省份限电百分之五六十,这有部分整体利益的需求,不完全是光伏的问题,可能也有系统或者是整个线路安全与输送能力受限的问题。
第六至第八、及时的汇报、经济性与环境保护的原则。
调度中心一般分为五个部门。第一是调度,第二为运行式、第三继保处、第四通信自动化、第五科技或综合部门。调度专注于每日的运行,负责系统稳定安全运行,处理故障和执行调度令。方式主要计算算全网每周、每月、每年的相关运行方式。运行方式对于光伏发电站并网后的电力输送极为重要。 继保处负责全网设备及线路的保护配置与定值调整等工作。还有通信自动化及科技或综合部门。这些部门组成了电网调度并执行规定的相关工作。在光伏电站开发、设计、验收、并网及运行过程中,少不了与调度相关部门联系,所以积极了解主管调度部门的职能与工作流程会有增值作用。
我在2010年12月在上海举办的亚洲光伏耐久性论坛曾提出过一个观点。那就是光伏发电不用切割磁力线且国内人均用电量与欧美发达国家相去甚远。随着生活水平的提高,我们还有很大的增长空间。比如,2010年中国光伏装机容量893兆瓦。在2017年增长了52.8G瓦,单年装机增量翻了60倍,我国光伏市场成长的速度十分迅猛,是一个朝阳产业。但是快速增长也出现了一些问题,除了补贴外,还有并网、限电及系统安全等问题。最近个别电网公司也开始对近期光伏发电装机联合各级调度部门进行统一检查, 以确保满足运行规范及系统安全的需求。这也对光伏行业提了个醒,我们光伏产品与系统关注外,还要更多地了解需要接入的电力系统的要求。
我曾参与了国内近二十个碲化镉光伏项目的建设,相信到碲化镉光伏是比较好的光伏技术流派之一,它的性能优势在国内的一些区域里会有广泛的前景。后期,也会继续关注这方面的动态。
总结一下,根据目前的趋势,光伏产品及系统产品成本会继续下降,平价上网已接近实现,我们已经有低于4元系统价格,但是成本满足平价上网的要求只是开始,需要更加系统详细了解满足相关标准、电力法规、电网调度运行的要求,以帮助光伏电站的规划设计、并网、运行及电量交易的顺利运行。建议在我们研究电池片效率和电站的同时建议也花些花些时间研究一下电网。 最后,特别感谢光伏检测与认证行业的朋友们为我的此次发言提供的资料与建议。
谢谢大家!