“双碳”目标下光伏发展新机遇及在能源网络的应用

“双碳”目标下光伏发展新机遇及在能源网络的应用

甘瑾宸

五凌电力有限公司新能源分公司 湖南省长沙市 411100

摘要：电气自动化代表了电力系统的先进技术手段，借助电气系统的自动化与智能技术可以为电力系统的运行提供更加先进、高效和稳定的技术支持；同时，还可以为后续的管理、维护及保养工作提供强大的数据支持，便于技术人员针对性的设计电力系统管理及维护方法，为电力系统运行管理与建设水平的进一步提高打下了坚实基础。本文对“双碳”目标下光伏发展新机遇及在能源网络的应用进行分析，以供参考。

关键词：碳中和；光伏发电；多能融合

引言

随着用电量的不断增多，电力企业只有积极提高自身能力才能促进社会持续、稳定发展。当前，在电力系统生产运行过程中，电气自动化属于十分关键的一种新技术，在互联网的不断发展与进步下，只有积极改革当前的电力企业，最大化利用先进的技术促进电力系统运转能力提升，才可以使人们生产生活中不断增大的用电需求得到满足，为社会经济的良好发展提供保障。

1“双碳”目标下的光伏发展新机遇

太阳能是重要的可持续绿色能源。太阳电池成为太阳能开发利用的重要技术路线。太阳电池利用光生伏特效应，直接实现太阳能的光电转换。过去10年，中国光伏产业蓬勃发展，在产业规模、生产制造、技术水平、企业实力等方面全面领跑世界。展望未来，全球能源转型已是大势所趋，光伏发电将迎来新的发展阶段：“双碳”目标下，大规模、高比例、高质量跃升发展阶段；摆脱补贴政策依赖，实现真正意义平价上网的阶段；构建以新能源为主体的新型电力系统阶段，从而实现多能互补、源网荷储、整县推进的多元化发展。过去几年，光伏行业都在超预期地快速发展。在“整县推进”政策支持下，分布式光伏项目有望迎来爆发式发展，推动并完成光伏产业由高速发展向高质量发展的转变。通过光伏发电、再电解水制取的氢气称为“绿氢”，光氢耦合开发可以最大限度地吸纳弃光电量。绿氢制备技术可以实现碳排放为零。氢能既是零碳燃料，又是化石能源和可再生能源之间的过渡和转换的桥梁。中国具有全球最大的光伏装机容量，采用光伏制氢的绿氢技术是实现高纯度、低成本、无污染的零碳排放的最佳路径。“光伏+制氢”的新发展模式，可进一步拓宽光伏发电的应用场景，加速实现减碳和脱碳的目标，将太阳能这种间歇性可再生能源存储于高能量密度储能介质——氢能中，有望成为未来电力发展的终极解决方案。

2大规模光伏电站气候效应研究进展

2.1对地表参数的影响

光伏电站的建设通过在地表或建筑物表面部署光伏面板，改变原有地表反照率。不同下垫面反照率不同，通常浅色地表反照率较高，如冰川、雪盖等的平均地表反照率大于0.5，沙漠平均反照率为0.25~0.35，而深色地表如农耕区和黑钙土等平均反照率较低，可小于0.1。光伏面板的反照率通常在0.06~0.1，因此光伏电站对区域反照率的影响因地区而异。观测表明我国青海荒漠地区光伏电站和自然荒漠区域的反照率分别为0.16~0.19和0.19~0.21（Yangetal，夏季新疆戈壁地区光伏下垫面反照率（0.14）明显低于荒漠戈壁。以上结果与Michalek－et－al和Burg－et－al的结论一致，他们指出荒漠地区部署光伏面板可使其地表反照率降低5%~20%。这是由于性能良好的光伏面板需要吸收更多的太阳辐射，因此通常表面颜色比较深，在荒漠地区表面形成暗区。而在颜色较深的农耕区或者黑土地安装光伏面板可能导致其反照率增加。此外，光伏面板部署面积越大，对平均反照率的总体影响就越大。

2.2土壤温度

在陆面上安装光伏面板不仅遮挡了部分地表，降低表层土壤的吸热；光伏面板和地表之间也发生辐射热交换，降低表层土壤的放热，因此大型光伏面板的部署和安装可能影响土壤温度。土壤温度反映了土壤的热量吸收和储存状况，土壤温度变化过程对局地气候变化有重要影响。Chang－et－al发现我国共和荒漠地区光伏电站内地表温度低于邻近自然下垫面，月平均地表温度降低1.8~8.2K，年平均减少0.4K。通过对比我国格尔木荒漠地区光伏电站内外的土壤温度变化特征发现，光伏电站内外浅层（5cm、10cm）土壤温度日变化差异明显，站内土壤温度日较差明显低于站外；冬季，5~80cm土壤日平均温度明显低于站外。共和盆地荒漠区大型光伏电站使得10cm、20cm和40cm平均土壤温度分别降低17.20%、16.75%和16.09%，光伏面板对浅层土壤温度的影响大于深层。有学者指出在温暖的季节，光伏电站内光伏阵列下方更冷更干，土壤温度明显低于光伏阵列空隙处和自然草地区（日平均降低5.2K）；秋冬季节光伏阵列下方和草地区的平均地表温度在整个日循环中比光伏阵列空隙处高1.7K，这可能是冬季太阳高度角比较低，空隙地区接收的太阳辐射较少。

3电力系统自动化与智能技术的应用范畴

3.1变电站自动化技术

变电站是整个电力系统中的核心，借助变电站自动化技术，可以全面监测变电站运行的情况，收集相关的数据资料，将数据资料和信号传递到管理后台，从而实现对变电站的全面运行监控。这就便于后台技术人员及时的掌握电力干预和转换工作的要求，通过在后台控制变电站运行设备、监测设备完成管理控制；此外，通过将变电站设备与计算机技术相结合，还可以完成变电站运行数据的快速获取、传输和共享，将电力系统和用户进行连接，便于更加快速稳定的输送电能。

3.2统一管理技术

统一管理技术在电力系统中的应用就是通过对电力系统各个环节和各个部门的统筹与调配，开展统一化、标准化和自动化的管理，精准获取数据信息，实现数据信息的实时共享。借助统一管理技术，可以打破各部门之间的壁垒，形成良性的配合机制，提升工作效率，加强信息对称，以便于各部门根据自身的工作任务形成高效配合，及时发现电力系统运行中的各类问题，提升问题处理的速度与能力，共同促进电力系统的稳定高效运行。

4光伏发电在多能互补能源系统的应用

现有的多种能源发电系统，目前，使用的多种能源发电系统是各种能源独立发电、并网，然后进行统一调度传输。能源发电系统主要由中央发电厂、HV传输、变电站、分时供电系统（TSO）、用户、中央光伏电厂、风电发电厂、DC/AC逆变器等部分组成。现有系统特点明显，火电直接并网，风电、光电经过逆变后并网，没有设置储能设备，无法持续能源供应，在传输过程中极易发生电流电压不稳定，出现断电情况，影响用户需求。天气较差时，系统将持续依靠火电为核心供电源，不利于绿色可持续发展；天气较好时，也极易出现新能源消纳问题，造成浪费和运输不稳定。综上所述，现有系统的关键问题是分时段供电安全、电网稳定和电能储存。

结束语

电气自动化技术涉及十分关键的作用，能够确保电力系统维持安全、稳定的运转。因此，就电力企业来说，应明确人们的用电需求以及市场经济环境，与时俱进，给予电气自动化技术更多的重视，并在电力系统生产方面对该技术进行科学的运用，确保系统更加安、稳定，在促使自身综合效益提高的基础上，提供给人们更加优质的供电服务。

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