山東是我國分布式裝機大省,其分布式光伏累計裝機量已多年位居第一,與此同時配電網壓力也導致山東分布式光伏可開發容量告急。2023年12月15日山東省能源局發布的公告稱,山東省內136個縣(市、區)中,2024年有53個地區的低壓配網接網預警等級為“受限”,43個地區為“一般”,僅40個地區的低壓配網接網情況被評為“良好”。這意味著到2024年一半以上地區的分布式光伏發展都會因低壓配網限制而受影響,臺區儲能作為有效解決方案,可解決分布式光伏消納難題,已在山東多地得到推廣。
一.山東分布式光伏裝機量
山東是人口大省,也是用能大省,煤電裝機常居高位,傳統能源消耗占比高是山東能源結構的突出矛盾,因此多年來大力發展清潔能源是山東的首要任務,尤其在雙碳目標發布以來,山東省光伏裝機量呈爆發式增長,連年位居全國第一。據國家能源局數據,2014年山東省累計裝機容量僅60萬千瓦;到2017年全省光伏累計裝機容量達到1052萬千瓦;2020年突破兩千萬千瓦,達到2274萬千瓦;截至到2023年底,光伏累計裝機已經超56GW。自此,山東省光伏累計裝機量一直穩居全國第一。
近年來,山東省集中式與分布式光伏裝機新增此消彼長,2017年施行分布式光伏整縣推進計劃,分布式發電新增裝機容量首次超過集中式,隨后一直保持領先地位。2019年以來,山東省新增光伏裝機中,分布式裝機占比均在80%以上。高比例分布式光伏接入電網導致山東消納問題頻出,在分布式光伏亟待消納的背景下,通過在配電網臺區部署新型儲能,可有效提高分布式新能源,尤其是偏遠地區快速推進的光伏發電的消納能力。
圖1 山東省光伏累計裝機量(萬千瓦)
數據來源:EESA
大量戶用光伏接入電網導致低壓臺區棄光、功率倒送、電壓限越和三相不平衡等一系列問題日益突出。此外,山東整縣推進項目集往往在一些比較偏遠的地方,例如山區、林區村落等。這些地區地方供電半徑長,末端電能質量較差、電壓低,所以出于末端電壓改善需求更大。根據2023年12月15日山東省能源局發布的公告,山東省內136個縣(市、區)中,2024年有53個地區的低壓配網接網預警等級為“受限”,43個地區為“一般”,僅40個地區的低壓配網接網情況被評為“良好”。這意味著到2024年37個縣將不再接入新的分布式光伏項目,而其他53個縣(市、區)的分布式光伏發展也會因低壓配網的限制而受影響。臺區儲能通過智能調節電網的電壓和頻率,可顯著提升供電質量、解決末端電壓較低的問題,優化電網的整體性能和可靠性,有效緩解分布式光伏并網帶來的電網壓力。
二.山東臺區儲能發展政策環境
國家層面,目前我國電網功能替代性儲能處于探索起步階段,相關政策管理機制尚不成熟,但《“十四五”新型儲能發展實施方案》、《關于新形勢下配電網高質量發展的指導意見》等文件已明確支持電網功能替代性儲能發展。地方政府層面,山東省政府及其他市縣也已出臺分布式光伏消納相關政策,分布式光伏就地消納已經大勢所趨。其中,山東省《關于推進分布式光伏高質量發展的通知》明確了臺區儲能的需求及作用。文件指出,鼓勵光伏投資企業、電網企業在消納困難變電站 (臺區)配建儲能設施,開發建設分布式儲能,提升電力系統調節能力,促進分布式光伏就近就地消納。濟南平陰、山東膠州等地區也出臺了分布式光伏發展指導意見,促進分布式光伏通過配儲集中匯流形式就地消納,避免向電網反送電。
三.山東臺區儲能裝機預測
根據國網山東電力、各市區、縣電力公司數據及EESA專家訪談數據,目前(截至2024年3月)山東省內低壓臺區保有數量約為46萬個,按照1%的臺區儲能滲透率計算,目前存量市場分布式臺區儲能需求量約為4600臺,考慮到后期云儲聚合的容量要求,單個臺區儲能裝機量為100kW/200kWh,現階段山東省臺區儲能存量市場容量為461MW/921MWh。目前山東約投運臺區儲能示范項目6個,備案階段項目1個,存量市場空間巨大。
2014年-2018年山東省臺區數量復合增長率為29.6%,主要考慮鄉村振興背景下農網改造帶來的臺區數量規模化增長;2018-2024復合增長率為8.4%,主要考慮2018年后山東分布式光伏爆發式增長帶來的臺區數量同步提升。臺區儲能作為現階段電網最佳解決方案,隨著其在配電網中發揮的作用越來越大,未來電網增設臺區的速度將會減慢,預計2024-2030年間臺區數量復合增長率在5%左右,拉動臺區儲能滲透率及裝機量同步上漲。
圖2 山東省臺區儲能裝機量預測(2024-2030E)
數據來源:EESA數據庫
四.山東臺區儲能發展潛力區域
山東省是我國分布式光伏裝機量最高的地區,多地區分布式光伏開發已達到閾值,因此臺區儲能推進較其他省份更快。省內發展潛力地區主要考慮以下幾種情況:1.新能源發展迅速地區;2.分布式光伏接網預警區域;3.云儲能項目建設試點區域。
典型區域如濟南市商河縣懷仁鎮:2023年,濟南市全市可再生能源發電裝機容量達到403.7萬千瓦,增幅為33.8%,全市可再生能源發電裝機占比為34.4%,增長4.6%,全市可再生能源發電量突破67.98億千瓦時,增幅為27.7%,可再生能源發電量占總發電量比重17.2%。其中,濟南市商河縣懷仁鎮是分布式光伏發展的典型代表:商河縣懷仁鎮是濟南市首個整建制光伏小鎮,懷仁鎮以新能源應用為主導,光伏、地熱、風力等清潔能源匯集逐步將小鎮的資源優勢轉變為產業優勢。受益于當地新能源產業的各類稅收優惠,其光伏產業發展十分迅速。目前懷仁鎮光伏電站現已遍布56個村、上萬戶群眾,累計可增加村集體收入9800余萬元。高比例的光伏發電導致其消納問題嚴重、接網受限,未來臺區儲能建設需求極大。