探索：光伏發(fā)電空間布局規(guī)劃

　　根據(jù)國家太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃，到2020年，分布式光伏規(guī)劃裝機容量2700萬kW，地面光伏電站規(guī)劃裝機容量2000萬kW。規(guī)劃推薦分布式光伏重點建設(shè)在“中東部地區(qū)城鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、大型公共設(shè)施等建筑屋頂”，地面光伏電站重點建設(shè)在“青海、甘肅、新疆、內(nèi)蒙古、西藏、寧夏、陜西、云南，以及華北、東北的部分適宜地區(qū)”。

　　近年來光伏發(fā)電快速發(fā)展，分布式光伏由于容量小、就地消納為主的特點，對電網(wǎng)影響較小，接入電網(wǎng)簡單；地面光伏電站由于容量大、就地消納相對困難，接入電網(wǎng)復雜。本文考慮東部地區(qū)的光伏發(fā)電規(guī)劃，基于能源利用效率考慮，應當優(yōu)先發(fā)展分布式光伏發(fā)電項目，首先通過區(qū)塊劃分、屋頂資源預測，結(jié)合相關(guān)模型和數(shù)據(jù)預測出分布式光伏容量的空間分布，然后通過極限滲透率預測出區(qū)域可開放的光伏發(fā)電容量，進而推算出地面光伏電站的容量上限及空間布局。

　　1光伏發(fā)電空間布局規(guī)劃的原則與方法

　　進行光伏發(fā)電空間布局規(guī)劃，首先通過屋頂資源、土地及水域資源等要素的現(xiàn)狀調(diào)查和分析，預判可建設(shè)分布式光伏和地面光伏電站的落點；然后按照空間負荷和屋頂?shù)荣Y源的預測，結(jié)合不同發(fā)展階段的滲透率選擇，測算各規(guī)劃水平年分布式光伏和地面光伏電站的空間布局。

　　1.1光伏發(fā)電項目分類

　　光伏發(fā)電項目主要有分布式光伏、地面光伏電站。目前分布式光伏項目主要利用光伏面板在屋頂建設(shè)，也可以通過光伏薄膜、大樓玻璃幕墻等方式按照建筑一體化建設(shè)。但由于造價等原因，屋頂光伏仍為分布式光伏的主要利用方式。

　　分布式光伏發(fā)電主要以就地消納部分電量、余量上網(wǎng)的方式，也可選擇“全額上網(wǎng)”或者“全部自用”的方式。對于東部地區(qū)，地面光伏電站項目，目前主要利用地面、湖泊、魚塘、農(nóng)業(yè)大棚等方式建設(shè)，發(fā)電量主要是“全額上網(wǎng)”的方式。

　　1.2空間劃分原則

　　根據(jù)國家能源局《光伏電站項目管理暫行辦法》要求，光伏發(fā)電項目以“統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、就近接入、當?shù)叵{”為應用原則，為滿足“就近”、“當?shù)?rdquo;勢必對

　　空間進行劃分，且空間劃分越細，對于實施越有利。在項目審批及消納測算上，按照鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村等進行空間劃分，并以此為單位進行光伏裝機容量預測可行性較強。結(jié)合開展的光伏發(fā)電應用示范小鎮(zhèn)的工作、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)情況和光伏項目上報流程，推薦以鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道為單位進行空間分布規(guī)劃。

　　1.3光伏裝機容量計算原則

　　光伏裝機容量預測模型主要是通過對地面或者屋頂面積的統(tǒng)計和預測，結(jié)合當?shù)毓夥娬窘ㄔO(shè)的特性計算出有效光伏使用面積，從而計算出光伏裝機容量。

　　光伏裝機容量預測模型：

　　光伏裝機容量空間分布預測主要流程是通過分區(qū)域屋頂資源的計算，預測出分布式光伏容量，再通過滲透率的分析，得出區(qū)域可開放的光伏總?cè)萘可舷蓿瑥亩扑愠龈鬣l(xiāng)鎮(zhèn)、街道的地面光伏電站容量。

　　2分布式光伏空間布局規(guī)劃

　　2.1屋頂資源預測

　　充分利用具備條件的建筑屋頂（含附屬空閑場地）資源，重點考慮屋頂面積大、用電負荷大、電網(wǎng)供電價格高的開發(fā)區(qū)和大型工商企業(yè)率先開展光伏發(fā)電應用。屋頂?shù)膩碓从泄I(yè)廠房、商業(yè)建筑、醫(yī)院等公建設(shè)施、行政辦公樓及居民住宅等。

　　其中， 效益最大是商業(yè)建筑，但是單體面積小、協(xié)調(diào)量大；行政辦公樓及居民住宅面積總量最大，但是涉及主體多且協(xié)調(diào)困難，屋頂可利用面積小。因此，現(xiàn)階段最推薦的是工業(yè)廠房，其次為集中連片的商業(yè)建筑或醫(yī)院， 居民住宅建筑投資困難。因此規(guī)劃需要統(tǒng)計的主要是可利用的工業(yè)屋頂，其次是公建屋頂和連片的商業(yè)建筑。

　　在屋頂資源現(xiàn)狀統(tǒng)計數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，通過分析屋頂資源歷史數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型，預測規(guī)劃水平年的屋頂面積。由于分鄉(xiāng)鎮(zhèn)屋頂面積歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)收集困難，可以通過土地利用規(guī)劃中建設(shè)用地的增長率來簡單測算屋頂面積增長。

　　2.2分布式光伏總裝機容量預測

　　區(qū)塊（鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道）的分布式光伏總裝機容量可由式（1）進行預測：

　　根據(jù)公式（2）進行計算，可得出各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道規(guī)劃水平年的分布式光伏總裝機容量。

　　3地面光伏電站空間布局規(guī)劃

　　3.1滲透率上限分析

　　光伏發(fā)電受天氣影響有很大的隨機性，隨著光伏電源數(shù)量的增加與光伏滲透率的提高，配電網(wǎng)系統(tǒng)變得更加復雜。不適當?shù)墓夥萘颗c位置，導致電壓波動、越限等問題。文獻［4］分析得出“由于光伏容量滲透率極限是基于負荷和光照歷史數(shù)據(jù)而計算得到的，光伏容量滲透率極限范圍在9%～33%之間具有一定的隨機性”；分析得出“弱電網(wǎng)光伏地面電站穿透功率極限為16.1%”。

　　通過對東部某地區(qū)配電網(wǎng)分布式光伏接入仿真計算，根據(jù)分布式光伏安裝位置不同，極限滲透率為19.5%～30%。一般普遍認為滲透率不能超過30%，光伏發(fā)電規(guī)劃推薦近期按滲透率25%、遠景按30%進行上限控制，超過上值的項目，需要進行消納分析和電能質(zhì)量分析，或者通過規(guī)模整合以更高電壓等級上網(wǎng)。

　　3.2地面光伏電站總裝機容量預測

　　在規(guī)劃水平年電網(wǎng)規(guī)劃預測的負荷水平基礎(chǔ)上，通過滲透率上限計算出規(guī)劃水平年的光伏容量（分鄉(xiāng)鎮(zhèn)），再減去當年分布式光伏容量后得到可開放建設(shè)的地面光伏電站容量。

　　4實例分析

　　以東部某市各鎮(zhèn)光伏容量規(guī)劃為例進行說明。首先統(tǒng)計屋頂面積，受數(shù)據(jù)采集限制，規(guī)劃簡化為以統(tǒng)計企業(yè)屋頂面積為主，再通過各區(qū)域建設(shè)用地的增長來預測屋頂面積的增幅。

　　為便于相關(guān)參數(shù)的選擇，首先將該市各鎮(zhèn)域屋頂資源面積按照性質(zhì)進行分類，分為公共商業(yè)性建筑面積、企業(yè)建筑面積以及居民用戶屋頂面積三類?？衫梦蓓斆娣e統(tǒng)計及測算結(jié)果如表2。

　　根據(jù)該市各鎮(zhèn)電力電量預測（ 見表4 第2 列） ， 以“優(yōu)先發(fā)展分布式光伏發(fā)電，有序發(fā)展地面光伏電站”為前提，取光伏滲透率為30%進行計算?？傻媚呈?020年各鎮(zhèn)光伏容量規(guī)劃結(jié)果見表4。

　　此外，以社會效益最優(yōu)為規(guī)劃原則，對規(guī)劃的地面光伏電站項目通過計算電站本體投資、接入電網(wǎng)配套投資、運行費用等來測算項目單位造價，按照單位造價進行項目排序，從而引導項目開發(fā)。對于空間可開放容量之外的光伏項目，可以通過大容量以220kV及以上電壓等級上網(wǎng)方式進行消納，或者具體分析當?shù)氐膶嶋H消納能力，通過提高電站側(cè)電能質(zhì)量和補強電網(wǎng)側(cè)等具體措施，解決就地消納能力。

　　5結(jié)論

　　光伏發(fā)電規(guī)劃項目受產(chǎn)業(yè)政策、氣象、土地資源利用等情況的影響較大。通過光伏發(fā)電規(guī)劃的制定，可明確發(fā)展方向及目標，提高光伏發(fā)電的經(jīng)濟性。通過對光伏發(fā)電空間布局規(guī)劃的研究探索，可簡單地確定分布式光伏和地面電站的容量，科學確定光伏發(fā)電的應用規(guī)模，有效地保障了光伏發(fā)電項目的建設(shè)。