探究風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電的結(jié)合設(shè)計(jì)

衛(wèi)成剛

（華夏易能（南京）新能源有限公司 江蘇南京 210049）

引言

為了最大限度地實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與可再生能源，逐步實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)?；陲L(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電的獨(dú)特優(yōu)勢，結(jié)合這三類資源，在科技的支持下逐步實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建。通過對風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電的基本概況的分析，本文對三者的結(jié)合進(jìn)行綜合的指標(biāo)評價(jià)，致力于探究這三類可再生資源互補(bǔ)發(fā)電的策略。

1 風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電的結(jié)合概況分析

1.1 化石能源枯竭，國家鼓勵(lì)利用光、風(fēng)、水等可再生能源發(fā)電

我國社會(huì)在不斷進(jìn)步，同時(shí)，作為一個(gè)人口大國，資料消耗的速度和總量不可小覷，現(xiàn)階段，隨著化石能源的不斷開發(fā)，這一能源已經(jīng)逐漸面臨枯竭。對于此類現(xiàn)狀，國家高度重視，為了避免化石能源過度開發(fā)，國家提出合理利用可再生自然資源發(fā)電。協(xié)同光伏全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)2500噸電子級多晶硅，年產(chǎn)800兆瓦太陽能電池、400兆瓦組件、1.2億片硅片項(xiàng)目，已建388萬千瓦光伏發(fā)電裝機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)全面協(xié)調(diào)資源，實(shí)現(xiàn)自然自然的合理配置，促進(jìn)國家的可持續(xù)發(fā)展，我國現(xiàn)階段已經(jīng)大力開發(fā)了太陽能和風(fēng)能等可再生資源，并且通過結(jié)合各自資源實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)發(fā)電[1]。

1.2 建設(shè)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)、光和水三類作為可再生資源的代表，可以通過合理利用科學(xué)技術(shù)，使三者實(shí)現(xiàn)有效的結(jié)合。太陽能發(fā)電綜合技術(shù)的實(shí)證試驗(yàn)基地選用了26種組件、21種逆變器、17種支架，展示了30種設(shè)計(jì)理念、15種新設(shè)備、30種新材料以及4種電池的儲(chǔ)能技術(shù)。在對互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析的過程中，可以適當(dāng)借助分系統(tǒng)的指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)的評價(jià)，建立健全相關(guān)的科學(xué)評估體系，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的系統(tǒng)分析[2]。

2 風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電結(jié)合的評價(jià)

2.1 聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)的可靠性

在對風(fēng)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電進(jìn)行結(jié)合之前，需要建立科學(xué)的系統(tǒng)評估指標(biāo)，對三者的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析。根據(jù)已有的資料，可以得知現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀較為樂觀，比如部分發(fā)電系統(tǒng)工作效率較高，指標(biāo)相對穩(wěn)定，性能較好，而且發(fā)電的概率性指標(biāo)占據(jù)較高優(yōu)勢。在掌握風(fēng)、光、水三類可再生資源的發(fā)電優(yōu)勢基礎(chǔ)上，進(jìn)行電聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)，構(gòu)建符合實(shí)際情況的指標(biāo)框架體系。同時(shí)，需要不斷對電聯(lián)的相關(guān)穩(wěn)定性和可靠性指標(biāo)進(jìn)行關(guān)注，適當(dāng)選取科學(xué)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定期分析，保證風(fēng)、光、水聯(lián)合發(fā)電的可靠性，建立科學(xué)的依據(jù)對其進(jìn)行保障。

2.2 聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)評價(jià)指標(biāo)負(fù)荷匹配度

對于風(fēng)電、光電和水電的聯(lián)合發(fā)電而言，在技術(shù)支持下，必須注重負(fù)荷匹配度指標(biāo)的分析，對于指標(biāo)主要涉及的方面進(jìn)行全面的分析，保證內(nèi)容屬實(shí)且可以與時(shí)俱進(jìn)。首先，需要保證負(fù)荷指標(biāo)科學(xué)有效，對于行業(yè)的先進(jìn)水平進(jìn)行科學(xué)的追蹤交流。此外，需要注重對指標(biāo)的調(diào)峰容量比進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整[3]。

3 風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電結(jié)合設(shè)計(jì)的策略

3.1 建設(shè)風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

在結(jié)合風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電之前，需要建設(shè)科學(xué)的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、水三類可再生資源的互補(bǔ)。建立這一互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，可以高度發(fā)揮科學(xué)的協(xié)作評估機(jī)制的效果，同時(shí)對各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行檢測，保證系統(tǒng)運(yùn)行的合理性?；パa(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特性評估機(jī)制已經(jīng)逐漸成熟，對于互補(bǔ)程度的分析，首先是需要明確水電的“水光互補(bǔ)”，其次是在現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)背景下，高度利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“智能光伏+大數(shù)據(jù)應(yīng)用”的互補(bǔ)，保證數(shù)據(jù)信息高度完善。此外，還有一些基地也在積極建設(shè)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，比如“百兆瓦國家級太陽能發(fā)電實(shí)證基地”也在實(shí)現(xiàn)高度的互補(bǔ)創(chuàng)新。光伏產(chǎn)業(yè)園所在的海南州正在建設(shè)千萬千瓦級新能源基地，規(guī)劃光伏發(fā)電裝機(jī)1200萬千瓦致力于促進(jìn)光伏行業(yè)的創(chuàng)新進(jìn)步[4]。

3.2 借助分系統(tǒng)化的指標(biāo)評價(jià)體系對互補(bǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行特性進(jìn)行分析

在建立科學(xué)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，需要建設(shè)指標(biāo)評價(jià)體系。對此，需要利用原有的分系統(tǒng)指標(biāo)，按照實(shí)際的互補(bǔ)情況對指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，保證分系統(tǒng)指標(biāo)與互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)完成后的指標(biāo)高度統(tǒng)一。在指標(biāo)的分布原理上，需要降低功率預(yù)測誤差，同時(shí)保證誤差指標(biāo)值的基礎(chǔ)上，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)預(yù)測精度的考核?？梢赃\(yùn)用分系統(tǒng)指標(biāo)累積概率曲線，實(shí)現(xiàn)精確的策略，保證可再生能源的輸出功率均衡，促進(jìn)互補(bǔ)系統(tǒng)指標(biāo)的完善。

3.3 在不同時(shí)期借助調(diào)節(jié)備用資源為發(fā)電提供保障

根據(jù)已有的可再生資源發(fā)電經(jīng)驗(yàn)，可以得知，實(shí)際上風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電三者之間存在許多差異，不僅是資源類型和發(fā)電數(shù)據(jù)指標(biāo)的差異，還有時(shí)間的差異?？稍偕Y源受地理位置和時(shí)間等因素的影響，彼此之間雖然有密切的聯(lián)系，但也存在許多矛盾。例如，水力發(fā)電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)科學(xué)的結(jié)合過程中，如果某一地區(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)工作效率不理想，但是水資源豐富，則可以適當(dāng)引入水力發(fā)電系統(tǒng)。

如果某一時(shí)段內(nèi)該地區(qū)的電廠所處區(qū)域的風(fēng)力資源較為豐富，而光伏發(fā)電系統(tǒng)工作效率低下，則可以調(diào)整風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)先發(fā)電，并且保證光伏發(fā)電系統(tǒng)與水力發(fā)電系統(tǒng)對其進(jìn)行協(xié)調(diào)，為互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障。

4 光伏發(fā)電與其他綠色發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的互補(bǔ)發(fā)電實(shí)例分析

黃河區(qū)域高度運(yùn)用了互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)原理，制定了符合該區(qū)域?qū)嶋H的“組合拳”，根據(jù)黃河水電主導(dǎo)相關(guān)科研院所提供的信息資料分析，可知黃河水電利用該區(qū)域豐富的水資源，研發(fā)了水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于當(dāng)?shù)刎S富的水資源，在把握光伏發(fā)電的基本原理之后，將其與水力發(fā)電結(jié)合，轉(zhuǎn)換光伏發(fā)電的為不穩(wěn)定性，最終早就了優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定、安全的水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，為當(dāng)?shù)貛砹朔€(wěn)定充足的電源,提高電站的經(jīng)濟(jì)效益[5]。

黃河水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合了光伏設(shè)計(jì)理念和水力發(fā)電的設(shè)計(jì)方案，對二者的指標(biāo)進(jìn)行分析研究，在對比分析的基礎(chǔ)上，科學(xué)調(diào)整原有的分系統(tǒng)，最終建立了高度協(xié)調(diào)的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。一般而言，143兆瓦的太陽能發(fā)電實(shí)證基地，由6個(gè)試驗(yàn)區(qū)和2個(gè)測試平臺(tái)組成。148種光伏主流技術(shù)及產(chǎn)品在這里“同臺(tái)競技”。通過黃河互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)，可以促進(jìn)自然資源的互補(bǔ)，促進(jìn)該區(qū)域原生牧草的生長，同時(shí)利用當(dāng)?shù)貎?yōu)勢鼓勵(lì)大力發(fā)展畜牧業(yè)。黃河水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)完成之后，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境明顯恢復(fù)，子陣區(qū)域風(fēng)速降低50%、晴天天氣下蒸發(fā)量降低50%以上，實(shí)現(xiàn)以光伏電站建設(shè)帶動(dòng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，降低風(fēng)沙對光伏電站發(fā)電量造成的損失，實(shí)現(xiàn)了“雙贏”[6]。

結(jié)語

本文基于當(dāng)下風(fēng)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合可再生資源的合理利用，對風(fēng)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電三者進(jìn)行指標(biāo)分析。最后，本文指出結(jié)合光電、風(fēng)電和水電，為可再生資源的合理應(yīng)用提供保障，在提出三者之間的結(jié)合策略基礎(chǔ)上，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電等內(nèi)容有關(guān)的評價(jià)體系的構(gòu)建。