陕西省微电网发展研究

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2024年10月 简 版 陕西省微电网发展研究 —基于典型示范项目的调查 西安节能协会 参与人员： 谢宏皓 西安节能协会 潘 洁 西安节能协会 刘延强 西安节能协会 罗杰琼 西安节能协会 姜俊鹏 西安节能协会 王 辉 陕西综合能源集团有限公司 卢永杰 陕西综合能源集团有限公司 致谢： 在本报告的编写过程中，特别感谢以下来自政府、企业和研究机构的专家对报告撰写提供的洞见与 建议。 韩文科 中国能源研究会能源产业品牌研究与传播工作部 康俊杰 北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 王可珂 北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 陈 丹 北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 赵子健 北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 吴 迪 北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 赵鹏鹤 陕西省社科院 王鲁迤 西安市节能监管中心 李 月 陕西科锐电力有限公司 雷 鸣 西安城投新能源有限责任公司 杨立波 西安交通大学 特别感谢陕西省工业和信息化厅、陕西省发展和改革委员会、西安市发展和改革委员会、宝鸡市工 业和信息化局、宝鸡市高新区科技和工信商务局、西电宝鸡电气有限公司、施耐德（陕西）宝光电 器有限公司、陕西鼓风机（集团）有限公司等对本报告的支持。 本报告所述内容不代表以上专家和所在机构，以及项目支持方的观点。 陕西省微电网发展研究 —基于典型示范项目的调查 西安节能协会 2024 年 10 月 i 目录 ◎ 摘要 ..................................................................................................iii ◎ 第一章 陕西省微电网发展背景及意义 ................................................1 ◎ 第二章 陕西省微电网典型示范项目 ....................................................4 （一） 西电宝鸡电气园区多能互补示范项目 ......................................4 （二） 能源互联岛项目 .....................................................................9 （三） XD宝光工业园区项目 ...........................................................11 ◎ 第三章 陕西省微电网推广面临的主要问题与挑战 .............................12 （一） 隔墙售电 .............................................................................. 12 （二） 储能激励机制 ....................................................................... 12 （三） 电价机制 .............................................................................. 13 （四） 微电网与大电网的互动问题 .................................................. 14 ◎ 第四章 陕西省微电网发展中的利益相关者 .......................................15 ◎ 第五章 陕西省推广微电网的相关政策建议 .......................................17 ii （一） 探索微电网隔墙售电，创新新能源消纳模式 ........................... 17 （二） 提高峰谷电价差，增强微电网项目经济性 .............................. 17 （三） 微电网与多领域项目协同发展 .............................................. 18 （四） 提高新能源和生产消纳能力，带动光伏产业链上下游企业发展 18 （五） 完善分布式光伏、风电项目参与绿电、绿证交易和碳市场相关规 则，激发用户侧需求 .................................................................... 19 ◎ 参考文献 ........................................................................................ 20 iii 陕西省微电网发展研究—基于典型示范项目的调查 摘要 西北地区风光资源丰富，西北电网已成为我国首个新能源为发电装机主体电源的区 域电网。截止到 2023 年 12 月 31 日，西北地区新能源装机容量达到 2.1 亿千瓦，占比超 过 50%。然而，受本地消纳能力有限、外送通道建设滞后、风电、光伏等电源装机容量 年平均增速整体大于用电量增速等因素影响，西北地区面临严峻的消纳压力。 地处西北地区的陕西省是煤炭大省，具有丰富的风能、太阳能等可再生能源资源， 新能源装机占比也在不断上升，2023 年陕西新能源装机规模突破 3000 万千瓦大关， 占陕西电网总装机容量超过 40%，创历史新高。陕西省是我国重要的综合能源基地和 “西电东送”的重要枢纽，是极富发展潜力的内陆枢纽地区。清洁、可靠的电力供应是 经济高质量发展的重要保障。如何充分利用风光等新能源资源优势，加快新能源就地消 纳，加速建设新型电力系统是实现陕西省高质量发展的重要课题，对西北其他省（区） 有重要借鉴意义。 在大电网的脆弱性日益凸显的情况下，将地理位置接近的分布式可再生能源、负荷、 储能组成微电网，通过智能控制系统，不仅能够提高供电稳定性，还能提高能源使用效 率，实现节能降碳目标。建设一批高水平微电网项目，将为推动陕西能源转型，资源优 势向经济优势转化发挥重要作用。陕西省、市开展了一系列微电网试点示范项目，建立 了政府规划推动、试点示范项目覆盖面广、产业配套初步形成的发展基础。 本课题总结了陕西省微电网发展背景及意义，通过调研西电宝鸡电气园区多能互补 示范项目、XD 宝光工业园区项目以及能源互联岛等典型示范项目，对其项目建设内容、 经济效益及环境效益进行分析。识别微电网项目在实际推广中面临电价机制、储能激励 机制、以及微电网与大电网互动等诸多问题与挑战、利益相关者在项目发展中的角色， 提出推动陕西省推广微电网高质量发展的对策建议。 1 陕西省微电网发展研究—基于典型示范项目的调查 第一章 陕西省微电网发展背景 及意义 西北地区主要包括陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区 五省（区）。在能源转型大趋势的推动下，西北地区面临着从大规模高比例传统能源为 依托的高耗能产业向以新能源为主要支撑的产业逐渐过渡的挑战。在西北五省（区）当 中，陕西省拥有最高的 GDP 和最大的人口规模、最高的火电装机和发电占比、相对偏弱 的风光资源、以及十分紧缺的水电资源。随着经济社会的高质量发展，陕西省需加快能 源转型进程，发展新能源产业，全面推动陕西实现碳达峰、碳中和目标，加快构建新型 电力系统，更好服务陕西高质量发展。 2019 年底陕西省累计建成可再生能源（风电、光伏、生物质）发电装机 1485 万千 瓦，位居全国第 13 位，占全省电力总装机的 30.6%。 1 到 2023 年，陕西省火电装机 5676 万千瓦，可再生能源装机量超过 4000 万千瓦，可再生能源电力装机占全省电力 装机的 40% 以上。其中可再生能源装机量中水电 353 万千瓦、风电 1285 万千瓦、光伏 发电装机规模 2292 万千瓦，具体情况见图 1.1。2021 年、2022 年可再生能源项目总建 设规模约 2690 万千瓦，超过“十二五”“十三五”建设规模总和。 5 一、陕西省微电网发展背景及意义 西北地区主要包括陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔 自治区五省（区）。在能源转型大趋势的推动下，西北地区面临着从大规模高比 例传统能源为依托的高耗能产业向以新能源为主要支撑的产业逐渐过渡的挑战。 在西北五省（区）当中，陕西省拥有最高的 GDP 和最大的人口规模、最高的火 电装机和发电占比、相对偏弱的风光资源、以及十分紧缺的水电资源。随着经济 社会的高质量发展，陕西省需加快能源转型进程，发展新能源产业，全面推动陕 西实现碳达峰、碳中和目标，加快构建新型电力系统，更好服务陕西高质量发展。 2019 年底陕西省累计建成可再生能源（风电、光伏、生物质）发电装机 1485 万千瓦，位居全国第 13 位，占全省电力总装机的 30.6%。1到 2023 年，陕西省火 电装机 5676 万千瓦，可再生能源装机量超过 4000 万千瓦，可再生能源电力装机 占全省电力装机的 40%以上。其中可再生能源装机量中水电 353 万千瓦、风电 1285 万千瓦、光伏发电装机规模 2292 万千瓦，具体情况见图 1。2021 年、2022 年可再生能源项目总建设规模约 2690 万千瓦，超过“十二五”“十三五”建设规 模总和。 图 1 2018-2023 年陕西可再生能源电力装机结构图 1 陕西省统计局，《新中国成立 75 周年陕西经济社会发展报告之六》 2018 2019 2020 2021 2022 2023 水电 224 232 246 349 388 353 风电 405 532 833 1021 1179 1285 太阳能发电 716 939 1089 1314 1489 2292 0 500 1000 1500 2000 2500 装机量（万千瓦） 2018-2023年陕西省可再生能源电力装机结构 图 1.1：2018-2023 年陕西可再生能源电力装机结构图 1 陕西省统计局， 《新中国成立75周年陕西经济社会发展报告之六》 2 陕西省微电网发展研究—基于典型示范项目的调查 从发电量看，2023 年陕西省火力、水力、风力及太阳能发电量分别为：2556.5 亿 千瓦时、107.6 亿千瓦时、170.8 亿千瓦时、110.89 亿千瓦时，与上年相比分别：增长 了 168.9 亿千瓦时、增长了 29.7 亿千瓦时、增长了 13.6 亿千瓦时、增长了 5.45 亿千瓦 时，同比增速分别：增长 6.6%、增长 39.5%、增长 2.4%、增长 1.4%，分别占陕西省 发电量：占 86.78%、占 3.65%、占 5.8%、占 3.76%，具体各类发电量见图 1.2。陕西 省加快发展非化石能源，坚持集中式和分布式并举，风电、光伏发电规模成效显现。近 五年可再生能源装机以风电、火电和太阳能发电为主，风电及太阳能发电装机均有明显 增长。 6 从发电量看，2023 年陕西省火力、水力、风力及太阳能发电量分别为：2556.5 亿千瓦时、107.6 亿千瓦时、170.8 亿千瓦时、110.89 亿千瓦时，与上年相比分别： 增长了 168.9 亿千瓦时、增长了 29.7 亿千瓦时、增长了 13.6 亿千瓦时、增长了 5.45 亿千瓦时，同比增速分别：增长 6.6%、增长 39.5%、增长 2.4%、增长 1.4%， 分别占陕西省发电量：占 86.78%、占 3.65%、占 5.8%、占 3.76%，具体各类发 电量见图 2。陕西省加快发展非化石能源，坚持集中式和分布式并举，风电、光 伏发电规模成效显现。近五年可再生能源装机以风电、火电和太阳能发电为主， 风电及太阳能发电装机均有明显增长。 图 2 2018-2023 年陕西省各发电类发电量图 陕西省光伏电站以集中式为主，分布式为辅，其中分布式电站又以户用光 伏为主。2023 年，集中式光伏占陕西省新增光伏的 81.5%；分布式光伏占 18.5%； 其中户用光伏占分布式的 100%。累积量上，陕西省集中式光伏电站并网容量 1825.7 万千瓦；分布式光伏 466.4 万千瓦。 陕西省分布式电站还有很大开发空间，结合全国来看，陕西省的光伏利用 情况仅是中游水平，光伏的利用率有待提高。 表 1 陕西光伏发电建设情况 省（区、 市） 2023 年新增并网容量（单位：万千瓦） 截至 2023 年底累计并网容量（单位：万千瓦） 其中： 集中式 光伏电 站 其中：分布式光伏 其中： 集中式 光伏电 站 其中：分布式光伏 其中：户 用光伏 其中：户用光 伏 全国总计 21630.0 12001.4 9628.6 4348.3 60891.8 35448.1 25443.8 11579.7 2018 2019 2020 2021 2022 2023 太阳能发电 39.83 51.72 67.34 84.60 105.44 110.89 风电 60.42 70.50 81.65 138.62 157.16 170.80 水电 115.35 137.30 120.66 116.30 77.86 107.60 火电 1566.61 1859.10 2024.16 2276.36 2387.58 2556.50 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00 发电量（亿千瓦时） 2018年-2023年陕西省各发电类型发电量 图 1.2：2018-2023 年陕西省各发电类发电量图 陕西省光伏电站以集中式为主，分布式为辅，其中分布式电站又以户用光伏为主。 2023 年，集中式光伏占陕西省新增光伏的 81.5%；分布式光伏占 18.5%；其中户用光伏 占分布式的 100%。累积量上，陕西省集中式光伏电站并网容量 1825.7 万千瓦；分布式 光伏 466.4 万千瓦。 陕西省分布式电站还有很大开发空间，结合全国来看，陕西省的光伏利用情况仅是 中游水平，光伏的利用率有待提高。 3 陕西省微电网发展研究—基于典型示范项目的调查 表 1.1：陕西光伏发电建设情况 省 （区、市） 2023 年新增并网容量（单位：万千瓦） 2023 年新增并网容量（单位：万千瓦） 截至 2023 年底累计并网容量（单位：万千瓦） 截至 2023 年底累计并网容量（单位：万千瓦） 其中：集 中式光伏 电站 其中：分布式光伏 其中：集 中式光伏 电站 其中：分布式光伏 其中：户 用光伏 其中：户用 光伏 全国总计 21630.0 12001.4 9628.6 4348.3 60891.8 35448.1 25443.8 11579.7 陕西 776.0 632.2 143.8 143.8 2292.1 1825.7 466.4 251.6 伴随陕西省新能源装机的逐渐扩大以及新能源发电量的日益增多，新能源的消纳压 力也将逐渐增加。陕西省 2023 年消纳可再生能源电量 634.5 亿千瓦时，可再生能源总 量消纳责任权重完成 25.9%，超额完成国家下达我省 2.9 个百分点；消纳非水电可再生 能源电量 494.9 亿千瓦时，完成权重 20.2%，超额完成 1.7 个百分点。根据相关机构预 计，到 2024 年底，新能源装机将突破 5000 万千瓦，新能源发电量达到 650 亿千瓦 时，新能源电力消纳量达到 700 亿千瓦时以上，新能源占全省电力装机比重突破 45%。 在新能源高渗透率的情况下，实现消纳目标需要多措并举。 根据 2017 年 7 月，国家发改委和国家能源局印发《推进并网型微电网建设试行办 法》的通知，微电网是由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的 小型发配用电系统（必要时含储能装置）。微电网分为并网型微电网和独立型微电网， 可实现自我控制和自治管理。并网型微电网既可以与外部电网并网运行，也可以离网独 立运行；独立型微电网不与外部电网连接，电力电量自我平衡。 建设以“分布式新能源 + 储能”为主体的微电网项目是提升分布式新能源的接入和 消纳能力的方式之一。目前，微电网相关政策、技术和市场机制等正在逐步完善中，一 些地区仍在通过微电网试点项目积极探索如何实现经济效益、供电可靠性、节能降碳等 多重目标。随着国家电力改革和微电网发展的政策不断出台，陕西省微电网政策机制也 在不断完善，陆续出台了一系列政策来支持微电网发展，形成了陕西省微电网政策体系。 主要包括鼓励分布式能源接入电网、优惠政策和补贴等，以推动分布式能源的发展和 应用。 自 2011 年开始，陕西就有微电网项目被列入国家发改委、工信部等国家部门示范项 目中，其中陕西宝光集团老厂区启动风光氢储互补型智能微电网项目入选国家发改委、 国家能源局的第一批新能源微电网示范项目，特变电工西安产业园源网荷储协调型微电 网示范项工程目入选工信部公布第一批智能光伏示范企业及示范项目。2023 年，陕西省 确定了 117 个项目 1001 万千瓦纳入 2023 年陕西省风电、光伏发电项目保障性并网规模 （其中风电 73 个、共 604 万千瓦，光伏 44 个、共 397 万千瓦）。截至目前陕西微电 网类型均为并网型项目，其中从微电网投资主体的角度划分，陕西省的微电网运行模式 分为电网（电力分销渠道）企业主导模式和非电网企业（其他微电网投资方）主导模式。 4 陕西省微电网发展研究—基于典型示范项目的调查 第二章 陕西省微电网典型示范 项目 （一） 西电宝鸡电气园区多能互补 示范项目 西电宝鸡电气有限公司于 2020 年 6 月建成多能互补微电网系统解决方案及示范工 程应用项目，该项目充分利用园区现有的空闲场地，践行多种清洁能源综合利用的理念， 充分融合分布式光伏、太阳能光热、风力发电、储能 ( 热 )、蓄电池储电、溴化锂制冷、 交直流混合配电网、智能充电桩等多种能源供需、传输形式，通过各清洁能源的优化配 比及互补，降低用能成本，实现节能减排，打造“绿色”能源供给系统，实现对整个园 区提供“冷、电、热、汽”四联供的系统解决方案和一站式服务。该项目主要建设内容 见表 2。 表 2.1：西电宝鸡电气园区多能互补示范项目主要建设内容 主要 主要 建设 建设 内容 内容 低压交直流柔性输配电系统 园区原有的 5.9MW 分布式光伏发电系统接入能源管理系统 1×5kw 风力发电系统 220kw 的太阳能光热供热系统（550m 槽式太阳能集热器） 1380kwhth（热）固体储热系统 50kw�100kwh 磷酸铁电池储能系统 5kW 柔性 UPS 供电系统 交直流混合智能充电系统（7kw 交流充电桩 ×5、60kw 直流充电桩 ×3、120kw 直流充 电桩 ×1、60kw 直流输入充电桩 ×1） 100