千家萬戶的屋頂“借光發電”，讓綠電進入了我們的日常生活。
目前，河北南網新能源總裝機3779萬千瓦，占總裝機容量的53.5%，超過火電成為網內第一大電源。其中，分布式光伏裝機達1812萬千瓦。
想用好這些綠電并不容易。
分布式光伏發電“看天吃飯”、隨機性強，大量接入給電網安全運行帶來挑戰。
在保定市徐水區太和莊村，電網系統通過技術改造升級，為屋頂上的分布式光伏找到了發電可觀可測可控可調的好辦法。
6月23日航拍的保定市徐水區太和莊村。 國網保定供電公司供圖
屋頂光伏板匯聚新“藍海”
6月22日，保定市徐水區，最高氣溫37攝氏度。
中午，徐水區太和莊村村民王曉明感覺悶熱難耐，打開了空調。炎炎夏日里，經由電網輸送來的電，給一家人帶來了清涼。
王曉明家既是用電端，又是發電端。他家5間房的屋頂上，安裝了幾排藍色光伏發電板。光伏板把吸收的太陽能轉化為電能，通過設備接入電網。
“我家2014年就安裝了光伏板，在村里算早的，主要是看中光伏發電的優惠政策，現在賣電還有電價補貼。我家一共裝了30多塊光伏板，有8.1千瓦，這一項一年能收入幾千元。”王曉明說。
王曉明家的外墻上，兩塊智能電表顯示著不同的數字，一塊是用電電表，一塊是發電電表。今年1至5月，王曉明家的光伏板共發電925千瓦時。
在太和莊村，像王曉明這樣安裝了光伏板的用戶共71戶，并網容量1194.25千瓦。
農戶家屋頂“借光發電”，形成新“藍海”，為電力系統輸送著清潔電能。
6月24日，國網保定供電公司調控中心，工作人員通過分布式光伏調控平臺，密切關注保定地區分布式光伏發電和電網運行情況。國網保定供電公司供圖5月9日11時41分，國網河北省電力有限公司的新能源發電創歷史新高：新能源最大出力2429.4萬千瓦，負荷占比70.8%。
這意味著，這一刻，由國網河北省電力有限公司負責規劃建設和運營管理的河北南網，超七成用戶使用的是清潔綠電。
“冀南區域光照資源相對豐富，有利于發展光伏發電。屋頂分布式光伏建設，能夠有效節省土地資源，污染少，環保效益突出。”國網河北省電力有限公司調控中心調控處處長時珉說。
近幾年，隨著技術進步和成本下降，屋頂分布式光伏裝機增長迅猛，已成為我省可再生能源的重要組成部分。
2015年以來，河北南網新能源裝機規模不斷實現新突破，年均增速近50%。目前，河北南網新能源總裝機3779萬千瓦，在總裝機容量中占比53.5%，已超過火電成為網內第一大電源。其中，分布式光伏裝機達1812萬千瓦。
分布式光伏建起來，更要用起來。用起來的關鍵是并網消納。
6月24日，國網保定供電公司調控中心，工作人員通過分布式光伏調控平臺，密切關注保定地區分布式光伏發電和電網運行情況。國網保定供電公司供圖
“分布式光伏消納有三種方式，分別為全額上網，自發自用、余電上網，全額自用。”國網保定供電公司營銷部分布式光伏管理人員沈嘉昆介紹。
全額上網，即用戶發出的電全部由供電公司收購，這也是目前保定大部分分布式光伏發電用戶選擇的消納方式；自發自用、余電上網，即用戶發的電優先自用，剩余的由供電公司收購，工商業用戶多選擇此種方式；全額自用，即用戶發的電均自用。
“不管是上網還是自用，都要把分布式光伏發出的電先接入電網，在電網內經過處理，符合統一的技術標準后，才能被用戶使用。”沈嘉昆說，分布式光伏裝機的快速增長，給電網的安全穩定運行帶來了挑戰。
6月22日20時許，國網保定供電公司調控中心的大屏幕上，顯示著當日的分布式光伏發電出力趨勢：6時許發電曲線開始上揚，于13時許達到高峰，此后曲線回落，于20時許回到零線位置。
這與當天的陽光強弱有關。這種典型的分布式光伏發電趨勢，并不是分布式光伏發電的固定走勢。不同的天氣條件下，發電出力趨勢不同。
“與傳統火電相比，新能源發電具有隨機性、間歇性、波動性等，‘看天吃飯’，難以控制，而電網運行需要維持整體安全穩定。”沈嘉昆說，想要用好新能源發的電，必須要“掌控”它。
5月18日，巨力索具股份有限公司廠房屋頂上，光伏自動清掃機器人正在作業。河北日報記者 常方圓 攝
“掌控”來自新能源的電
6月23日下午，國網保定供電公司調控中心，值班員劉小旭通過分布式光伏調控平臺，密切關注保定地區分布式光伏和電網運行情況。
電腦屏幕上，各種數據、圖表顯示著保定全市分布式光伏用戶接入、發電出力、發電安全等實時情況。當天，全市分布式光伏最大發電出力為239.77萬千瓦，處于較高水平。
“通過觀測分布式光伏發電的實時情況，我們會對各臺區運行狀態進行評估，一旦發現設備有損壞風險，就能及時調節分布式光伏發電出力的方式，保障臺區電力供應穩定，避免對居民正常用電造成影響。”劉小旭介紹，臺區是指由一臺變壓器所供電的范圍，是電網中供電系統的最小單位。
實現對分布式光伏發電的可觀、可測，是進行電力調控的基礎。那么，保定全市的分布式光伏發電情況，是怎么實時呈現在調控平臺上的？
秘密，藏在光伏發電用戶安裝的電表里。
光伏發電用戶都要安裝一塊電表，通過電表記錄每月發電量，再計算相應電費。“能否讓電表承擔更多信息采集功能呢？”國網保定供電公司調度中心相關負責人張紀欣說，他們設想將電表升級為分布式光伏發電的信息采集裝置。明確這個思路后，研發人員展開了一系列技術攻關，升級電表和臺區集中器軟件，實現了對分布式光伏數據信息的分鐘級采集。
不用額外增加投入，成本低，2022年起，保定開始大范圍推廣這項技術。目前，國網保定供電公司已實現對10.2萬戶分布式光伏用戶數據的分鐘級采集，占全市分布式光伏用戶總數的81.1%，在國內首個實現“10萬+”。
數據信息分鐘級采集，讓保定的分布式光伏發電情況實現了實時可觀。這些獲取的數據，為精準預測分布式光伏發電功率提供了可能。
“發電計劃需要提前制定，僅掌握分布式光伏的實時發電情況，不能滿足電力調度平衡的需要。因此，我們又研發了國內首個分布式光伏功率精準預測系統。”張紀欣說。
這一預測系統采用人工智能算法，結合從電表采集獲取的分鐘級分布式光伏數據信息，再參考天氣預報等信息，構成了以變電站、線路、母線、配電變壓器為預測對象的四維分布式光伏功率預測體系。
這一系統有多強呢？它能高效處理大量數據，同時依托歷史數據值自動進行預測模型修正，預測準確率能達到90%以上，在國內處于領先水平。
6月23日，王躍準備對下一周的檢修工作計劃進行核查，他是國網保定供電公司調控中心工作人員。打開分布式光伏功率精準預測系統，他開始依次查詢計劃檢修設備的相關情況。
國網保定供電公司原計劃于6月25日檢修保定35kV齊家佐變電站內一臺變壓器，該站下并網分布式光伏裝機規模14.3兆瓦。王躍通過預測系統發現，6月25日，該站下光伏出力預計將達10.5兆瓦，可能引發單臺變壓器反送過載，不宜開展檢修工作。因此，他將設備檢修時間調整到了預測出力小的6月26日。
“分布式光伏功率精準預測系統不僅能應用在公司日常檢修工作中，還能為電網平衡和電力現貨市場提供技術支撐。”張紀欣說，目前，國網保定供電公司還在對該系統進行升級，不斷提升預測準確率。
讓“調皮小孩”成長為“靠譜青年”
實現了對分布式光伏的可觀、可測，下一步，要實現對分布式光伏的可調、可控，讓分布式光伏也能參與電網深度調峰，保障電力供需和電網平衡。
“這個‘三合一’調度集約化監控終端，相當于聯系戶用分布式光伏和電網的‘傳令兵’。通過它，可實現光伏逆變器與調度系統的數據交互，助力分布式光伏群調群控系統應用。”在太和莊村，打開安裝在村委會院內的一個電表箱，張紀欣指著其中一個充電寶大小的裝置對記者說。
“‘三合一’終端不僅能上傳分布式光伏的實時運行數據，還能接收調度系統下達的控制指令。”張紀欣說，根據分布式光伏參與調峰工作實際需要，調控系統下達指令后，經“三合一”終端作用于分布式光伏逆變器，可對發電功率進行柔性控制，實現按需發電。
今年春節期間，國網保定供電公司首次組織了分布式光伏用戶規模化參與電網深度調峰，連續3天累計調節2.21萬戶次，有效保障了電網平衡。
國網保定供電公司自主研發了“三合一”調度集約化監控終端，還能在其中嵌入5G路由器，支撐基于5G通信對分布式光伏進行監控的技術應用。
5G技術，又能為分布式光伏監控帶來什么？
“5G技術可為分布式光伏和電網的數據交換建起一條信息高速通道，將光伏逆變器與調度系統間的數據交互由分鐘級提升至毫秒級。”張紀欣說，如果能實現這種毫秒級快速控制，不僅能調度分布式光伏參與電網調峰，還能實現調頻，對電網穩定運行起到正向支撐作用。
新能源電力按照人的指令并入電網，是技術人員解決的問題之一。他們還有一個目標，讓這些電存放自如。
2022年，河北省能源局出臺《屋頂分布式光伏建設指導規范（試行）》，提出屋頂分布式光伏項目逐步按照“光伏+儲能”方式開發建設，統籌考慮負荷特性和電能質量要求進行儲能配置。配套儲能原則上應在主要并網點集中建設，以解決部分臺區電壓偏差、設備重過載、就地無法消納等問題。
在分布式光伏建設中應用儲能技術，可以減少電網的輸電損失和成本，提高太陽能發電的利用率。
這一目標已成為現實。
國網保定供電公司在太和莊村建設的“源荷儲充”多元協同臺區微網示范區，配建了100千瓦的儲能裝置和柔性充電樁。
“儲能裝置就像一個大型充電寶，在白天光伏發電高峰時段，可以把富余的電能存起來，到了晚上光伏不發電了，再把這部分電能釋放出來。”張紀欣介紹。
儲能，為解決新能源消納提供了新的方向。
在“源荷儲充”的互動中，家家戶戶的新能源汽車也能化身小型儲能裝置，通過充電樁，在光伏發電高峰為自身充電，在光伏發電低谷向電網反向供電，參與電力調峰和需求響應。
從配套儲能裝置到新能源汽車，這一微網示范區整合各類可調資源，為分布式光伏柔性調節提供了多種方案，以實現儲能在電網末端的利用最大化。
這也是近年來，我省大力推進“分布式光伏+儲能”模式的一項具體應用。
“因隨機性、波動性強，難以調度控制的分布式光伏等新能源，在電力系統中一直像個‘調皮小孩’。隨著一系列新技術的大規模應用，這個‘調皮小孩’正在成長為電力系統中的‘靠譜青年’。”張紀欣說。（河北日報記者 常方圓）
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工廠屋頂建起“綠色電站”
5月18日15時許，巨力索具股份有限公司（以下簡稱“巨力索具”）吊帶生產廠房屋頂上，兩臺光伏自動清掃機器人正在作業。機器人沿著一排排光伏板勻速前進，除塵刷不停滾動。一來一回清掃兩遍后，原本蒙著灰塵的光伏板重現明亮的藍色。
“為了保證發電效率，我們每周會對光伏板進行兩次清潔。投入自動清掃機器人后，每年可節省人工300個工時，節水100多噸。”巨力索具動力部部長趙福鋼說。
放眼望去，巨力索具多個廠房屋頂上，大片大片的藍色光伏板整齊排列，非常壯觀。
“我們公司的‘金太陽’工程共建設屋頂光伏裝機20兆瓦，于2013年、2015年分兩期建成，均為自發自用。”趙福鋼介紹，目前，巨力索具的屋頂光伏年均發電量達1700萬千瓦時，約占企業年總用電量的30%。
光伏發電，不僅讓企業生產用上了清潔電力，更為企業節約了用電成本。
“目前，算上折舊、日常維護管理等成本，我們光伏發電的成本每度電僅0.18元，遠低于公司平均的購電價格。光伏發電，每年可為公司節約用電成本約1300萬元。”趙福鋼說。
著力優化工業用能結構，推進能源節約高效利用。近年來，河北積極推進智能微電網、分布式光伏建設，支持企業結合分布式新能源發展規模，利用儲能裝置，促進新能源就近就地消納。
去年，石家莊市出臺《石家莊市工業領域碳達峰實施方案》，提出鼓勵企業、園區就近利用清潔能源，支持具備條件的企業開展“光伏+儲能”等建設。增強源網荷儲協調互動，引導企業、園區加快分布式光伏、分散式風電、多元儲能、高效熱泵、余熱余壓利用、智慧能源管控等一體化系統開發運行，推進多能高效互補利用，促進就近大規模高比例消納可再生能源。
此前，唐山市也在《唐山市光伏發電發展規劃（2022—2035年）》中明確，積極推進工業園區、經濟開發區等屋頂光伏利用，推廣光伏發電與建筑一體化應用。積極引導和推進高能耗、具備光伏開發建設條件的企業（項目）配套開發光伏項目，新建廠房及配套用房或者老舊廠房升級改造，按照“宜規盡規”“宜建盡建”的原則進行光伏開發設計和項目開發。
政府的引導和企業的選擇不謀而合。發展分布式新能源，自發自用清潔電能，正成為越來越多企業的選擇。
