基于电能替代设备消纳光伏发电的可行性研究

基于电能替代设备消纳光伏发电的可行性研究

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（1.国网冀北秦皇岛供电公司河北省秦皇岛市066000；

2.秦皇岛发电有限责任公司河北省秦皇岛市066000）

摘要：电能替代是近年来大气污染治理，解决雾霾难题的重要举措，但是由于电价成本较高，电能替代设备推广受限。本文考虑利用分布式光伏发电满足电能替代设备用电需求，既可以大大降低电能替代设备的运行成本，又可以高效利用清洁绿色电力，对于国家电网公司“两个替代”的战略发展具有推动意义。

关键词：电能替代；分布式光伏；两个替代

1引言

随着国家和地方政府大气污染防治实施方案的不断出台，习总书记对推进北方地区清洁取暖做出重要指示，2017年全国两会提出“绿色”发展的重要发展理论，使得北方地区清洁采暖的压力越来越大。“以电代煤、以电代油、电从远方来、来的是清洁电”的能源替代发展战略是国家电网公司提出的电能替代战略，是解决当前环保形势严峻，破解城市雾霾难题的重要举措。国家八部委《关于推进电能替代的指导意见》（发改能源〔2016〕1054号）指出了推进电能替代的重要意义和总体要求。而电能替代的推广主要靠向政府部门争取鼓励、补贴等扶持政策，电能替代设备的运营成本较高使得电能替代设备大范围推广应用存在着较大的难度。我国太阳能资源丰富，分布式光伏发电是依靠太阳能资源进行清洁能源发电，具有绿色清洁环保的优势，但是由于光伏发电完全依靠太阳能，其发出的电具有波动性，余电上网带给电网的大多也是垃圾电。我国光伏发电运营模式主要以光伏电量全额上网的统购统销模式为主，其次是电源投资方与用户不是同一法人的合同能源管理模式，用户自建的自发自用模式应用最少。利用分布式光伏发电为电能替代设备提供首选的电力能源，以电网作为电能替代设备的互补电源，即提高了分布式光伏发电的电能利用率，减少了对电网电能质量的影响，也降低了电能替代设备的电价运营成本。

目前，分布式光伏发电的研究主要是提高配电网的适应性和分布式光伏发电并网对电能质量的影响方面，对于分布式光伏发电为电能替代设备提供电力的研究尚且没有。本文考虑利用清洁能源光伏发电为电能替代设备供电，在白天太阳光照较强的时段，利用光伏电板发电为电锅炉、热泵、发热电缆等电采暖设备，电蓄冷设备，家庭电气化、电厨炊设备等白天使用率较高、设备容量较小的电能替代设备进行供能，可以有效的利用清洁能源发电，降低电能替代设备的运行成本。

2电能替代设备特性及应用领域

电能替代是在终端能源消费环节，使用电能替代散烧煤、燃油的能源消费方式，如电采暖、热泵、工业电锅炉（窑炉）、农业电排灌、电动汽车、船舶岸电系统、机场桥载设备、电蓄能调峰等。电能替代技术及应用领域如表1所示：

表1电能替代技术及应用领域

3光伏发电系统输出功率

光伏电池的输出功率与表面温度、辐射强度相关。其日输出功率曲线如图1所示：

图1光伏电板输出功率曲线

4电能替代设备消纳光伏发电的运行情况

以办公楼使用电锅炉供暖为例，办公楼工作时间8：00-18：00，光伏电板发电时间9：00-17：00，其用电时间和用电量与光伏发电的发电量匹配情况示意图如图5：

图2光伏发电时间与电锅炉用电时间示意图

由图可见，光伏发电时间与电锅炉用电时间几乎重叠，利用光伏发电满足电锅炉用电需求，可以减轻电网高峰时段的用电压力，同时可以安装一个小型的蓄能装置，将中午光照较强时段用不掉的电力储存起来，满足早晚光照较弱时段，光伏发电不能达到供暖所需电力的要求。

电锅炉设备用电采用光伏电板所发电力，有利于调节光伏发电的不稳定性。当光照较弱的时候，利用电网的电能或利用储能系统中的能量都可以满足供暖的需求。

利用光伏发电给电锅炉供暖（冷），用户仅需要初始投资光伏电板，运行费用大大降低，较纯粹利用谷电蓄能白天用能的电能替代设备，小型蓄能装置体积要小的多，其投资也大大降低。

5结论

将清洁能源分布式发电与电能替代技术合并使用，满足用户的用能需求，即可以降低光伏发电的不稳定性对于电网的影响，转移电网的垃圾电，又可以大大降低用户的用电成本。特别是在国家补贴政策的鼓励下，满足用户供暖、厨炊、生产生活用电需求之余，还可以进行余电上网，这些优势大大增加了用户选择电能替代的动力。