對于能源開發(fā)中風(fēng)電、光伏理論裝機比例的綜合研究

趙艷陽

摘要：開發(fā)利用光能與風(fēng)能等新能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。本文主要針對能源開發(fā)工作中的光伏與風(fēng)電應(yīng)用問題，研究理論層面上光伏與風(fēng)電的裝機比例，強調(diào)確定合理裝機比例的必要性，分析處于多個裝機比例下，峰谷差出現(xiàn)的變化，解決應(yīng)用這兩種新能源時存在出力波動問題，提升能源開發(fā)應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：能源開發(fā);光伏;風(fēng)電;裝機比例

開發(fā)新能源時，太陽能與風(fēng)能是重點開發(fā)對象，國家也推出了相應(yīng)的政策，助力產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，加快建設(shè)風(fēng)電基站的節(jié)奏，增加光伏發(fā)電裝機的實際容量?，F(xiàn)研究光伏、風(fēng)電理論裝機比例相關(guān)問題。

1分析光伏與風(fēng)電裝機比例的必要性

新能源對環(huán)境的破壞小，總量較大，因此被應(yīng)用到當(dāng)前的發(fā)電系統(tǒng)。光伏能源與風(fēng)能屬于清潔能源，且具有可再生能力，將兩種新能源結(jié)合應(yīng)用，提升風(fēng)能的實際應(yīng)用率，并網(wǎng)實施期間存在的容量問題也能夠得到有效解決。風(fēng)電使用中的出力變幅問題可被抑制，同時減輕電網(wǎng)頻率與無功電壓受到影響，提升整體供電質(zhì)量。如果單獨使用光伏發(fā)電或者風(fēng)力發(fā)電，日出力無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，獲取的季節(jié)性收益也不能符合預(yù)期，因此需要確定合理的裝機比例，使兩種發(fā)電方式都能夠展現(xiàn)出穩(wěn)定的效果，使發(fā)電系統(tǒng)形成更高的利用率。

新能源的優(yōu)勢值得肯定，但是在使用過程中也暴露了一定的問題，以風(fēng)力發(fā)電為例，其需要轉(zhuǎn)化空氣動能，形成電能，風(fēng)特性會給發(fā)電特性帶來影響，風(fēng)的特性主要包括間歇性與波動性，且這兩種特性都是隨機的，因此風(fēng)力發(fā)電時的功率存在間歇性與波動性，如果風(fēng)電場的實際容量不大，電網(wǎng)系統(tǒng)受到風(fēng)電的影響就會比較小。當(dāng)風(fēng)電場容量持續(xù)增加后，電網(wǎng)系統(tǒng)受到的影響也在不斷增加，大風(fēng)速擾動的現(xiàn)象形成后，風(fēng)電系統(tǒng)的頻率與電壓難以維持穩(wěn)定。除了風(fēng)力發(fā)電外，光伏發(fā)電同樣也有功率波動現(xiàn)象。

新能源被推廣應(yīng)用，并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)增加，必須關(guān)注電網(wǎng)調(diào)峰問題。很多地區(qū)都存在白天的風(fēng)電出力小于夜間出力，當(dāng)日照輻射的強度大幅增加后，光伏發(fā)電功率也持續(xù)提升，僅在白天可以出力支持發(fā)電;因此需要充分利用光伏發(fā)電與風(fēng)力之間存在的互補性，調(diào)整光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電的具體裝機規(guī)模，進(jìn)行有效規(guī)劃，減輕出力波動給電網(wǎng)調(diào)峰活動帶來的負(fù)面影響，降低調(diào)峰難度。

2光伏電、風(fēng)電裝機比例

2.1裝機比例

結(jié)合實際的光伏出電信息，可知其在白天出力，夜間并不出力;根據(jù)風(fēng)電出力現(xiàn)象，其具體出電規(guī)律為夜間出力小于白天出力，體現(xiàn)出反調(diào)風(fēng)的基本特性、按照已有的光電與風(fēng)電數(shù)據(jù)可以了解到使用組合裝置之后，峰谷出現(xiàn)的實際變化，可以了解到光伏發(fā)電裝置與風(fēng)電裝置的實際裝機比例為0.1：1，也有情況為0.2：1，峰谷并不會展示出顯著差異，增幅大于10%時，占比僅為23%，在大部分情況下，峰谷增幅都會保持不變或者降低。如果采用組合設(shè)置的方式使用光伏裝置與風(fēng)電裝置，增加光伏電裝置的運用數(shù)量，使其占有較大比例時，對比單獨運用風(fēng)電形成的峰谷差與組合兩種發(fā)電裝置時形成的峰谷差值時，可發(fā)現(xiàn)有增長的情況。光伏電與風(fēng)電裝機比例范圍為1：0.2至1：0.1，可以形成最高的裝機效益。

2.2理論裝機比例

給裝機配比帶來影響的因素有很多，氣候因素與地理因素為主導(dǎo)因素，對發(fā)電活動的影響也最大，如果發(fā)電區(qū)域擁有豐富充足的風(fēng)能資源，同時白天與夜晚可用的風(fēng)能總量差異較小時，光伏電的發(fā)電機容量可低于風(fēng)電發(fā)電設(shè)備的容量。具體配比中，需要以風(fēng)電為主，通過這種配置方式，可以確保電力輸出長期保持穩(wěn)定，實現(xiàn)持續(xù)輸出的目標(biāo)，在這種裝機比例之下，可縮短使用柴油機的時間。只有在白天才能夠發(fā)揮出光伏發(fā)電系統(tǒng)的作用，因為只有白天才能有足夠的光能輻照，進(jìn)而進(jìn)行供電，相比其他的發(fā)電方式，這種發(fā)電更加受限，尤其是使用區(qū)域與使用時間方面的限制，連續(xù)性與穩(wěn)定性都難以滿足供電需求，電能無法在夜間持續(xù)輸出。如果發(fā)電區(qū)域進(jìn)入雨季，即使是陰天的白天，供電也不能保持穩(wěn)定。

基于光伏發(fā)電的局限性，需要調(diào)高風(fēng)機裝機比例。如果環(huán)境條件一致，風(fēng)電功率不存在變動的情況，輸電容量也會受到額定光電功率的影響，且這種影響具有決定性意義。增加額定光電功率，光電與風(fēng)電功率的互補程度也隨之增加，減少額定光電功率后，二者間的互補程度隨之降低。增加額定功率數(shù)值，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，使光電互補程度接近臨界點上的最大值。必須考慮到增加額定光電容量且超過最大值后，光電間能夠產(chǎn)生的間歇性也隨之增加，使電力輸出產(chǎn)生波動，電網(wǎng)系統(tǒng)在波動影響下，供電質(zhì)量也會隨之變差。針對間歇性電源，其往往具備相應(yīng)特征，風(fēng)電與光電之間也存在能夠使發(fā)電效果達(dá)到最佳的配比方式，按照這一配比確定裝機比例，實現(xiàn)強化輸電效用的目標(biāo)，形成良好的輸電互補效果，比例范圍為1：0.1-1：0.2。

光伏與風(fēng)電的裝機比例為0.1：1時，89天的實際峰谷差有所增加，超過200天的峰谷差沒有變化，75天峰谷差縮小;調(diào)整裝機比例，光伏與風(fēng)電裝機比例為0.2：1時，峰谷差增加的天數(shù)為112天，不變的天數(shù)為176天，變小天數(shù)接近75天，為77天;設(shè)置1：0.4為光伏裝機比例，增加天數(shù)為171天，峰谷差沒有變化的天數(shù)為124天，剩余70天差值變小;控制光伏裝機比例為1：1時，峰谷差有20天出現(xiàn)變小的情況，38天為不變，增加天數(shù)為307天。

3結(jié)論

調(diào)整光電與風(fēng)電的裝機應(yīng)用比例，形成最佳配比，消除兩種發(fā)電方式各自存在的應(yīng)用問題，增加輸電收益。在實際的配比與調(diào)配過程中，需要對應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行分析，如季節(jié)變化、氣候變化與地理區(qū)域等，使光電與風(fēng)電實現(xiàn)互補，優(yōu)化新能源在發(fā)電活動中的應(yīng)用效果。在現(xiàn)有能源的基礎(chǔ)上，應(yīng)繼續(xù)開發(fā)新能源，并結(jié)合能源特點，進(jìn)行合理運用，以此來實現(xiàn)環(huán)?；l(fā)電的技術(shù)目標(biāo)。

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