阳光照耀下的广东茂名化州新安镇，屋顶光伏的点点蓝光闪耀。
近年来，发展分布式光伏成为新安镇建设新型城镇化配电网，推进乡村振兴的重要举措。分布式光伏大规模并网，为新安镇供应绿电的同时，也带来变压器过载、电压不稳定和无法有效消纳等问题。
南方电网广东电网公司茂名供电局结合新安镇的分布式光伏发展情况，制定了不同的光伏并网方案，采用“台区互济”模式，探索以兼顾较高安全性和较低成本的方式促进绿电消纳。
分布式新能源消纳难是一个全国性问题。2023年6月13日，国家能源局发布通知，拟开展分布式光伏接入电网承载力及提升措施评估试点工作，逐步解决分布式光伏接网受限等问题。茂名供电局相关负责人表示，科学评估电网对分布式光伏的承载能力并设置合理的可开放容量，有利于推动光伏并网，保障电网安全运行的同时促进新能源有效消纳。
大电量遇上小消纳
发展分布式光伏是我国建设新型电力系统的重要手段之一。《“十四五”现代能源体系规划》提出，加强乡村清洁能源保障，积极推动屋顶光伏、农光互补、渔光互补等分布式光伏建设。
相较城镇，农村地区屋顶、荒地等土地资源较充足，发展分布式新能源的空间较大。在政策鼓励和市场驱动下，新安镇的村居、学校、办公楼屋顶普遍安装了光伏板，光伏发电量占到了全镇总用电量的近十分之一。大量分布式光伏并网，为新安镇输出清洁电力的同时，也带来了“甜蜜的烦恼”。
新安镇的产业结构以农业为主，常住人口和全社会用电量较少，光伏发电总体消纳能力较弱。同时，光伏发电能力强的时间集中在午间，而新安镇的用电负荷高峰则在晚上，导致“日间发电富余，晚上用电紧张”，电网峰谷差进一步扩大。以新安镇水浸督台区为例，2023年5月7日11时，其光伏发电功率达237.6千瓦，而实时用电负荷仅为32.8千瓦。
在无法就地消纳的情况下，分布式光伏发电电量就要向电网反向输送，这给配电网的承载能力、供电质量和电网安全稳定运行带来较大挑战。茂名供电局安全总监胡铁斌介绍，分布式光伏并网后，电网潮流由以往的单向流动向双向流动转变，这要求供电企业调整配电网的规划理念，在分析配电网承载能力时需充分考虑分布式新能源的发展空间。
2021年，新安镇被列为广东电网公司新型城镇化配电网示范区，接入分布式光伏正是其中一项重要任务。茂名供电局化州供电局官桥供电所副所长余红介绍，经过努力，目前新安镇分布式光伏已实现大规模并网，并网光伏总装机已超过9.5兆瓦。
汇聚并网+台区互济
与经济更发达的城镇不同，新安镇的民居分布较为分散，且同一片区存在由不同企业开发、运维分布式光伏的情况，光伏接入场景较为复杂。余红表示，分布式光伏接入方式要因地制宜，根据电网结构、发电容量、用电结构等不同因素来制定具体方案。
针对新安镇分布式光伏发展的实际情况，茂名供电局选取了多个光伏并网示范点。对于村民自主投资建设且容量较小的屋顶光伏，自发自用是较理想的消纳方式，无法就地消纳的电量则可通过低压线路就地接入电网。
若光伏发电容量较大且分布较分散，茂名供电局则采取“汇聚并网”的方法解决问题。余红介绍，部分户用光伏设备自带逆变器，所发电量可就地逆变后汇聚并网。针对政府、医院、学校等光伏发电设备集中的场所，其光伏发电可通过直流汇聚后集中逆变并网。对新能源企业集中建设的分布式光伏，可采取单独建设直流线路，光伏发电集中逆变后并网的模式进行并网。
余红表示，上述方案根据不同的环境条件制定，目的是让处在不同区域的分布式光伏能充分并网。而如何实现安全、有效并网，则是茂名供电局要解决的另一个问题。
工作日上午，一所小学及周边村居的屋顶光伏发出大量绿电并上网，该台区一台容量大的变压器正在运作。夜间，光伏停止发电，台区自动切换使用容量小的变压器。余红介绍，这是茂名供电局正在探索建设的“台区容量自适应”模式。他解释道，针对集中开发分布式光伏且用电负荷呈现明显时段性变化的台区，茂名供电局试点配置容量一大一小两台变压器，并根据实际负荷情况自动切换变压器，实现台区容量自适应。
与分布式光伏发电就地消纳类似，台区容量自适应是一种较理想的模式，但存在建设成本高、设备冗余的问题。在新安镇，多数台区无法自行全额消纳光伏发电，而部分台区则用电负荷较大且分布式光伏较少。对此，茂名供电局提出“台区互济”的方案，将多余的绿电送至其他台区。
胡铁斌表示：“台区互济可理解为水库互联。当A水库水位高时，打开连接两个水库的闸口，将盈余的水引向水位较低的B水库，在避免A水库决堤的同时解决了B水库的水源短缺问题。”
据介绍，距离较近且变压器满足容量、电压等要求的邻近台区，可通过加装低压联络线实现台区互联运行。若台区间距离较远，则可通过安装电力电子设备，将低压交流电转换为直流电，并以直流配电的方式输送绿电。
余红表示，相较交流配电，直流配电能将大量绿电送往更远的台区，且能解决送端用户因配电距离长、配电线径细引发的低电压问题。
为实现更大范围的台区互济，茂名供电局规划在台区集群中安装换流设备和建设电力电子变压器中心站点，通过直流配电的方式将绿电送往其他台区和储能设备，实现台区远距离互济和降低线损。
为适应电源和用电设备多元化的趋势，茂名供电局探索在同一台区实现交直流混合配用电的技术。余红举例称，新安镇正在发展旅游产业，在接入分布式光伏的同时将投建更多电动汽车充电桩，这也是源网荷储一体化的一种体现。“以交流为主导、交直流混配模式将是解决不同电源、负荷接入的有效途径，符合新型电力系统的发展需求。”他说。
入选试点促解题
当前，茂名供电局提出的光伏并网和台区互济方案处于规划和试点阶段，后续将根据试点情况优化调整。同时，茂名供电局还通过整合分析不同平台的数据，建设“数字配网一张图”，提高解决区域停电、低电压等问题的效率。后续也将探索利用数字化手段，呈现各台区分布式光伏的运行情况，提高监测和调控能力。
发展分布式新能源能改善农村用能结构，利好经济社会发展，是实现乡村振兴的一项重要举措。但相比城镇，农村新型电力系统建设存在更多制约因素，且发展分布式光伏涉及多方利益，农村地区在解决光伏接入、消纳等问题时需要多方协商和更明确的政策指引。同时，农村配电网建设仍存在不平衡、不充分的情况，电网运维水平也有待提升。“在源、荷、储潮流双向流动导致配电网不平衡、不确定性加剧的情况下，如何通过有限的投资实现农村电网建设效益最大化，是我们要直面的问题。”胡铁斌表示。
制定和实施不同的光伏并网方案，片区分布式新能源的发展规划是一项重要考量。地方政府、电网公司、新能源企业等各方要充分沟通，根据区域的产业发展要求、配电网建设情况和新能源企业的投资规划，选择适宜的光伏并网方案，降低各方投资成本和提高运维效率。
在分布式光伏大规模发展的趋势下，电网公司在加强电网基础设施建设、保障分布式光伏充分接入的同时，也需要在政策指导下开展光伏并网工作。
6月13日，《国家能源局综合司关于印发开展分布式光伏接入电网承载力及提升措施评估试点工作的通知》发布，提出选择广东、山东、黑龙江、河南、浙江、福建6个试点省份，每个省选取5—10个试点县（市）开展试点工作。国家能源局将基于试点成果，进一步完善分布式光伏可接入容量计算标准、计算方法、评估标准、评估方法等，逐步完善相关政策，指导各地试点实践，促进分布式光伏健康有序发展。
此前，部分省份已出台分布式光伏可开放容量管理的相关文件。国家能源局山东监管办公室、山东省能源局印发了《关于切实做好分布式光伏并网运行工作的通知》，要求电网企业按年度开展光伏接入电网承载力评估工作，主动公开区域、变电站光伏和台区分布式光伏可接入容量，每季度滚动更新发布。河北省能源局印发的《屋顶分布式光伏建设指导规范（试行）》提出，供电企业要加强电力系统消纳能力分析，按季度统计电网分布式光伏可开放容量，报能源主管部门备案后对外公布。
在政策指导下，山东、河北部分地方政府制定了可开放容量信息公开发布办法。山东济宁鱼台县要求，主变可开放容量是在减去一个主变的情况下，将主变容量的80%减去已接入的新能源装机容量；低压台区预留20%的容量裕度。河北保定易县则不考虑预留N-1情况的主变容量裕度和台区容量裕度。
根据《分布式光伏接入电网承载力及提升措施评估试点实施方案》，试点省份电网公司将按年度对县（市）一级电网接纳分布式光伏能力进行排查梳理，低压配电网承载能力将划分接网预警等级并向社会发布。该方案也提出，鼓励具备条件的省份进一步探索建立政企协同的可开放容量发布机制；省级能源主管部门可以组织电网企业通过合适渠道逐站、逐线、逐台区公布可开放容量。
胡铁斌认为，科学评估分布式光伏接入电网的承载能力，并设置合理的可开放容量，有利于推动农村分布式光伏发展，在促进光伏发电有效消纳的同时保障电力系统安全运行。
来源：南方能源观察
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