从太阳到屋顶到电网 ： 电力系统和分布式光伏

1 技术报告 从太阳到屋顶再到网格 电力系统和分布式光伏 授权公开披露授权公开披露授权公开披露授权公开披露 ©2023国际复兴开发银行/世界银行 1818HStreetNW|华盛顿特区20433202-473-1000|www.worldbank.org 这项工作是世界银行工作人员在外部捐款下的产物。在这项工作中表达的发现，解释和结论不一定反映世界银行，其执行董事会或其代表的政府的观点。世界银行不保证这项工作所包含的数据的准确性。本作品中任何地图上显示的边界、颜色、面额和其他信息并不意味着世界银行对任何领土的法律地位或对此类边界的认可或接受做出任何判断。 权利和许可 本作品可在CreativeCommonsAttribution3.0IGO许可证(CCBY3.0IGO)http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/igo下获得。根据CreativeCommonsAttribution许可证，您可以在以下条件下自由复制、分发、传输和改编本作品，包括用于商业目的： 归因-请引用以下工作:能源部门管理援助计划(ESMAP)。2023年。从太阳到屋顶到电网:电力系统和分布式光伏。技术报告。华盛顿特区:世界银行。许可证:知识共享署名CCBY3.0IGO Translations-如果您创建此作品的翻译，请添加以下免责声明以及归属：此翻译不是由世界银行创建的，不应考虑 世界银行的官方翻译。世界银行对本文件中的任何内容或错误概不负责 translation. 适应-如果您对此作品进行改编，请添加以下免责声明以及署名：这是世界银行对原创作品的改编。改编中表达的观点和意见是改编作者的唯一责任，不受世界银行的认可。 第三方内容-世界银行不一定拥有作品中所包含内容的每个组成部分。因此，世界银行不保证作品中包含的任何第三方拥有的单个组件或部分的使用不会侵犯这些第三方的权利。此类侵权导致的索赔风险完全由您承担。如果您希望重用作品的某个组件，您有责任确定该重用是否需要许可，并获得版权所有者的许可。组件的示例可以包括但不限于表格、图 形或图像。 有关权利和许可证的所有疑问，请联系世界银行出版物，地址：1818HStreetNW，华盛顿特区20433，美国；电子邮件：pubrights@worldbank.org。 生产信用 设计师|CircleGraphics,Inc. 图像|来自MaxarTechnologies的卫星图像由NEOB.V.（www.neo.nl）分析和处理，以显示建筑类型和/或屋顶光伏潜力。封面和封底：菲律宾马尼拉； 第8页：孟加拉国达卡；第12页：尼日利亚拉各斯；第38页：格林纳达；第46页：蒂尔基耶伊兹密尔；第82页：菲律宾马尼拉。©世界银行。经许可使用。重复使用需要进一步的许可。所有图像仍然是其来源的唯一财产，未经来源书面许可，不得用于任何目的。 目录 5ABSTRACT 6关于这个系列 7ACKNOWLEDGMENTS 9关键信息 第1章DPV对电力系统有多重要规划师和操作员? 13DPV对世界各地的电力系统有明显的影响 16个不同的DPV系统馈送所有、部分或它们对电网的输出都没有 18DPV对电力系统的影响随着部署的增长而演变 23CHAPTER2:TECHNICAL 电网友好型DPV的解决方案 24解决方案菜单1：本地负载平衡 30解决方案菜单2：增强托管能力 39第3章：电网友好型DPV的电网代码 39建议的DPV网格代码元素 41指定DPV逆变器的基本原理网格代码中的行为 43DPV系统设备标准和认证对电网规范的执行很重要 44DPV连接的程序应简单实用 47第4章：使用DPV进行电力系统规划的方法 47传统的电力系统规划方法因国家而异，并在不断发展 49电力系统规划可以通过多种方式解决DPV问题 51电源的一般步骤和原则 使用DPV进行系统规划 60结论：超越技术问题 61附件A：LMIC的9个DPV使用案例的技术说明S 61用例1：账单减少 61用例2：最低成本备份 64用例3：最低成本生成 65用例4：传输和分配备选方案 66用例5：实用程序引导 66用例6：辅助服务 67用例7：社区社会支持 69用例8：减少财务损失 70用例9：Box解决方案 71附件B：配电网技术标准 73缩写 74GLOSSARY77参考 3 数字列表 图1：电网友好型DPV10的潜在电力部门问题和解决方案概述 图2：安排类型 馈入电网的分布式发电17 图3：不同负载和负载条件下径向馈线的电压DPV输出馈入电网19 图4：DPV发电量夜间快速下降，其他因素增加资料来源，澳大利亚例21 图5：按渗透率和成本级别划分的DPV对配电网的影响 解决方案范围26 图6：光伏规模大于逆变器容量削减到峰值但增加非峰值输出29 图7：DPV逆变器可能提供的技术服务可用特性31 图8：用户界面，ESMAP的简化太阳能光伏预测工具36 图9：按网格大小和可变可再生级别划分的网格代码制定指南 渗透42 图10：认证和“连锁” DPV设备的信任'44 图11：与不同规划方法相关的一般步骤51 图12：可变可再生能源在不同时间对电网的潜在影响研究的尺度和空间区域53 图13：使用 全球太阳能Atlas55 表列表 表A：电力系统解决方案DPV问题从低到高渗透率25 表B：相关的网格代码项DPV系统要求40 盒子列表 方框1：DPV技术用例电力系统的优势15 方框2:径向与其他类型分配给料机20 方框3：将DPV聚合到虚拟发电厂27 方框4：网格跟随和网格形成变频器33 方框5：技术筛选标准：是否有帮助？45 方框6：评估可再生能源的整合泰国电力系统50 方框7：映射DPV的技术潜力54 方框8：配电系统规划工具57 4 从太阳到屋顶再到电网：电力系统和分布式光伏 5 ABSTRACT 分布式光伏（DPV）的快速增长颠覆了工程师传统上对电力系统的看法。消费者现在越来越多地产生自己的电力并将其馈送到电网。随着渗透率的增加，管理不善的DPV会给电力系统带来明显的风险。然而，低收入和中等收入国家可以从这种清洁的分布式能源资源中受益。如何规划和运营DPV系统、配电网络和电力系统以降低风险并获得技术收益？本报告是三个系列中的第二个，提供了适用于各种技术解决方案的菜单。 上下文。在实际情况下，将DPV电源与本地负载保持平衡可以帮助将电网运行保持在技术限制之内。还可以在多个方面增强电网对DPV的托管能力，以应对变化的条件。许多解决方案是廉价的 。逆变器编程解锁有价值的服务。预测挑战和机遇可以避免代价高昂的修复。所有国家都可以从反映分布式资源预期增长的网格代码和规划方法中受益。谨慎的技术标准可用于简化电网友好型DPV的新批准。技术措施还要求及时进行人员能力建设。为寻求更多细节的读者提供了标准示例 。 关于这个系列：从太阳到屋顶到网格 该报告是世界银行能源部门管理援助计划（ESMAP）编写的“从太阳到屋顶再到电网”系列报告中的第二份。分布式光伏（DPV）是世界上发展最快的本地发电技术。本系列展示了低收入和中等收入国家如何充分利用DPV这一低成本、易于安装的模块化技术。 在从大型稳定电力系统到脆弱的小岛和地区的各种情况下。三个报告中相互关联的主题面向一系列读者——从非专家决策者到规划者和监管者——提供一系列想法、方法和示例，以帮助揭示部署DPV时遇到的挑战。该系列旨在帮助读者实现DPV的各种潜在优势，无论是单独使用还是与其他分布式能源资源（如电池，需求方能源效率和需求响应机制）配对使用。这三份报告与预期受众之间的关系如下。 决策者，非专家 1能源部门战略中的 DPV •什么是DPV，有什么好处？ •目前的DPV市场趋势是什么？ •有什么用 casesDPV? 2电源系统 和DPV •管理DPV高份额的技术策略是什么 ？ •DPV需要哪些规划工具？ DPV 用例 规划者、监管 者、政策制定 者、专家 3DPV经济与政策 •DPV可以解决哪些系统难题？ •谁是关键利益相关者？ •如何识别和评估适当的用例？ •如何设计和实施DPV计划？ 系列报告与意向受众的关系 作为一种具有多种应用的相对较新的技术，有关DPV如何影响电网并与电网相互作用的知识差异很大。 对于本系列，DPV被简单地定义为位于连接到电网的消费者附近或附近的任何光伏电池。这个定义意味着没有最小或最大尺寸。系统的范围可以从250瓦的单个PV板,例如,高达数十兆瓦(MW)容量。DPV可以在屋顶，停车场或灌溉渠上方的檐篷以及工业池塘上的浮动阵列中找到。在先进的环境中，太阳能电池现在甚至被集成到建筑材料中，例如窗户玻璃，屋顶瓦片以及人行道和高速公路的表面。不同的DPV系统将它们的电输出的全部、一些或没有馈送到电网。一些并网DPV系统为各国的消费者提供备用电力。 6 离网安装，即对于没有电网连接的消费者或设施，不是本系列的重点，除非在其经济寿命内可以获得电网电力。 本系列的第一份报告“能源部门战略中的分布式光伏”（ESMAP2021）调查了不同国家/地区的DPV。针对能源部和其他决策者，本报告介绍了 关键概念，DPV市场以及DPV的九个用例或应用，以帮助解决各种低收入和中等收入国家面临的不同具体问题。然而,该报告还旨在简单地介绍这些问题,以便非技术读者熟悉它们。 第三份报告“分布式光伏经济与政策”详细介绍了DPV的战略目标，成本效益分析，监管问题和商业模式。 综合来看，这三份报告（及其对不同利益相关者的关键信息）旨在使低收入和中等收入国家能够利用太阳能，使所有连接到电网的消费者受益。 有关更多信息，请访问www.worldbank.org/energy和www.esmap.org/esmap-from-sun-to-roof-to-grid- 分布式光伏。 ACKNOWLEDGMENTS 本报告是世界银行能源部门管理援助计划（ESMAP）的一项活动。报告负责人和主要作者是AlaDavidLee。该报告系列由AlaDavidLee，ZzaaDobrotova和ThomasFlochel领导，并得到了ChristophedeGovello的监督支持。对于本报告，许多个人和伙伴组织提供了内容和/或审查建议。其中包括:世界银行工作人员和顾问——阿比纳夫·戈亚尔、阿肖克·萨卡尔、克莱尔·尼古拉斯 、克里斯·格雷森、庄苏克·宋、达伦·贝德罗斯扬、DebabrataChattopadhyay、杰里米·莱文、西田浩司、LeopoldSedogo，LisMarer，MohaMherjee，MoaliRaade，OliverKight，PierreAdiet，SadraChavez，SilviaMartiezRomero，SimoMüller，TatyaaKramsaya，TorreyBee和OwojciechKrawczy；EergyV.-方芳.DemetriosPapathaasio，GabrielaElizodoAzela和RohitKhaa提供了管理指导。SteveKeedy和FayreMaeig提供了拷贝编辑。所有表达的观点和任何缺点都是作者的观点和缺点。 7 ACKNOWLEDGMENTS 孟加拉国达卡变电站附近的屋顶分析 关键信息 分布式光伏（DPV）的快速增长颠覆了电力系统规划者和运营商对电网的看法。太阳能发电成本的下降使现场发电和消费成为全球获得新的清洁电力的低成本选择。靠近消费者的光伏系统使他们能够自行供电，如果允许的话，还可以向电网供电。因此，DPV挑战了公用事业传统上如何产生，传输和分配电力作为从中央电厂到离散系统级别的单向流。许多国家正在学习成功管理DPV，以增加总发电量的份额。低收入和中等收入国家（LMIC）将从中受益。 对于需要更多细节的技术读者,该报告指出了其他机构发布的标准和技术程序的例子。 管理良好的DPV以几种不同的方式为电网提供潜在的技术优势。DPV系统可以与其他分