水電光伏互補(bǔ)開發(fā)研究

1.新能源政策對水光互補(bǔ)開發(fā)的驅(qū)動機(jī)制

1.1政策工具的類型學(xué)分析

新能源政策作為推動水光互補(bǔ)開發(fā)的重要動力，涵蓋多種政策工具，各自發(fā)揮不同作用。強(qiáng)制性政策通過法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，形成明確的政策約束，確保水光互補(bǔ)項(xiàng)目在資源分配和市場優(yōu)先中占據(jù)有利位置。根據(jù)青海省發(fā)改委印發(fā)的《青海省清潔能源發(fā)展報(bào)告2023年度》顯示，2023年青海省清潔能源發(fā)電量占比 84.4% [1]。同時(shí)，并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了電網(wǎng)接入流程，減少棄光、棄水風(fēng)險(xiǎn)，保障新能源穩(wěn)定高效利用。

1.2政策效力的空間異質(zhì)性

水光互補(bǔ)項(xiàng)目在不同區(qū)域?qū)φ叩捻憫?yīng)存在明顯差異，這反映出地方資源稟賦、技術(shù)基礎(chǔ)和政策執(zhí)行能力的差異。青海省通過實(shí)施“全額保障性收購”政策，確保所有發(fā)電項(xiàng)目輸送的電力能夠被電網(wǎng)完全吸納，消除了棄光、棄水帶來的不確定性，2023年水光互補(bǔ)利用率達(dá)到 92% ，居全國前列。此模式強(qiáng)化了政策執(zhí)行的剛性約束，穩(wěn)定了市場，促進(jìn)清潔能源高效利用。

gt;gt;圖片來源于網(wǎng)絡(luò)。

云南省則依托市場化交易機(jī)制，構(gòu)建了“汛期光伏 + 枯期水電”的時(shí)段互補(bǔ)開發(fā)模式，有效緩解了季節(jié)性水光資源波動問題，并通過市場價(jià)格機(jī)制實(shí)現(xiàn)電價(jià)提升。此路徑結(jié)合政策引導(dǎo)和市場機(jī)制，提升了資源利用的靈活性和經(jīng)濟(jì)效益。

四川省則利用特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，推動“網(wǎng)源協(xié)同”開發(fā)，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域資源協(xié)調(diào)調(diào)度，2022年減少棄水電量損失對應(yīng)降低企業(yè)用電成本約23億元。四川模式強(qiáng)調(diào)技術(shù)和管理的創(chuàng)新，促進(jìn)區(qū)域能源高效整合，提升整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

2.水光互補(bǔ)開發(fā)模式創(chuàng)新

2.1空間耦合模式

空間耦合模式通過跨區(qū)域地理與資源協(xié)同，實(shí)現(xiàn)水電與光伏的優(yōu)勢互補(bǔ)。不同區(qū)域的水資源和光照條件存在顯著差異，單一能源的開發(fā)難以滿足穩(wěn)定的供能需求。而通過建立跨區(qū)域電力調(diào)度和資源共享機(jī)制，水光互補(bǔ)系統(tǒng)能夠有效調(diào)節(jié)季節(jié)性和時(shí)段性的能源供應(yīng)波動。例如，在水資源豐富但光照較弱的區(qū)域，優(yōu)先發(fā)揮水電調(diào)節(jié)能力；而在光照充足但水電資源有限的地區(qū)，則以光伏發(fā)電為主導(dǎo)?？臻g耦合不僅優(yōu)化了資源配置，也增強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

2.2技術(shù)集成方案

2.2.1智能調(diào)度系統(tǒng)

智能調(diào)度系統(tǒng)基于大數(shù)據(jù)分析、人工智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對水光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和動態(tài)優(yōu)化調(diào)度。該系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)預(yù)測光伏發(fā)電量和水電出力，結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷需求，制定出最優(yōu)發(fā)電計(jì)劃，最大限度減少棄光、棄水現(xiàn)象。智能調(diào)度還支持多能互補(bǔ)，協(xié)調(diào)風(fēng)能、儲能等多種資源，提高系統(tǒng)靈活性和響應(yīng)速度，促進(jìn)綠色能源的高效利用。

2.2.2混合儲能配置

混合儲能系統(tǒng)通過結(jié)合電化學(xué)儲能和機(jī)械儲能等多種儲能技術(shù)，彌補(bǔ)水光互補(bǔ)在時(shí)段和季節(jié)上的供能波動。電化學(xué)儲能具備快速響應(yīng)的優(yōu)勢，適用于短期調(diào)峰和頻率調(diào)節(jié)；機(jī)械儲能則適合大容量、長周期能量存儲。通過合理配置混合儲能，不僅提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性，還延長了設(shè)備使用壽命，降低了整體運(yùn)維成本，為水光互補(bǔ)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)保障。

2.2.3數(shù)字孿生平臺

數(shù)字孿生平臺通過構(gòu)建物理系統(tǒng)的虛擬映射，整合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史運(yùn)行信息，實(shí)現(xiàn)水光互補(bǔ)系統(tǒng)的全生命周期管理。借助虛擬仿真與預(yù)測分析，平臺可識別潛在風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃，提升運(yùn)行效率。同時(shí)支持多方案對比和決策，為項(xiàng)目規(guī)劃和運(yùn)維提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)系統(tǒng)智能化和精細(xì)化發(fā)展[2]。

典型水光互補(bǔ)項(xiàng)目在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上存在差異，反映出因地制宜和技術(shù)多樣化的特點(diǎn)。例如，龍羊峽項(xiàng)目通過合理配置水電與光伏裝機(jī)比例，實(shí)現(xiàn)了較高的容量系數(shù)和較低的平準(zhǔn)化成本，且受益于強(qiáng)有力的政策支持；烏東德項(xiàng)目根據(jù)區(qū)域資源特征適當(dāng)提高光伏裝機(jī)占比，在特定光照條件下形成適應(yīng)性開發(fā)模式；白鶴灘項(xiàng)目則通過技術(shù)優(yōu)化進(jìn)一步提升容量系數(shù)，降低發(fā)電成本，展現(xiàn)出持續(xù)的效率改進(jìn)潛力。此類案例驗(yàn)證了創(chuàng)新模式對提升系統(tǒng)競爭力的推動作用，不同項(xiàng)自在裝機(jī)配比、儲能配置及調(diào)度策略上的差異，均體現(xiàn)了對當(dāng)?shù)刭Y源稟賦和政策環(huán)境的針對性響應(yīng)。

3.能效優(yōu)化路徑研究

3.1多時(shí)間尺度優(yōu)化

能效優(yōu)化需綜合考慮不同時(shí)間尺度的動態(tài)特征，涵蓋分鐘級的實(shí)時(shí)調(diào)度、小時(shí)級的負(fù)荷預(yù)測，以及季節(jié)性和年度的能源規(guī)劃。多時(shí)間尺度優(yōu)化方法通過協(xié)調(diào)短期與長期的運(yùn)行策略，有效平衡發(fā)電效率與資源利用率。短時(shí)調(diào)度注重快速響應(yīng)和負(fù)荷匹配，降低棄光、棄水率；中長期規(guī)劃則聚焦于容量配置和維護(hù)周期，保障系統(tǒng)的可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性。

3.2關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析

針對水光互補(bǔ)系統(tǒng)中的裝機(jī)比例、儲能容量、調(diào)度策略等關(guān)鍵參數(shù)，開展敏感性分析能夠揭示參數(shù)變化對能效和經(jīng)濟(jì)效益的影響程度。通過模擬不同參數(shù)組合對系統(tǒng)性能的波動，確定優(yōu)化目標(biāo)的關(guān)鍵驅(qū)動因素，為精準(zhǔn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供依據(jù)。

表1展示了在多種政策情景下的能效優(yōu)化潛力模擬結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，強(qiáng)制性政策與激勵(lì)性政策的組合，較單一政策方案顯著提升系統(tǒng)能效，達(dá)到 21.3% 的提升幅度。這表明政策工具的協(xié)同作用對促進(jìn)水光互補(bǔ)系統(tǒng)的高效運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展具有重要推動力。政策設(shè)計(jì)應(yīng)注重多元化手段結(jié)合，形成激勵(lì)約束并重的優(yōu)化路徑，進(jìn)一步釋放技術(shù)潛能，助力清潔能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

4.結(jié)束語

新能源政策作為驅(qū)動力，有效促進(jìn)了西部水電與光伏資源的協(xié)調(diào)開發(fā)，推動了水光互補(bǔ)模式的多樣化和技術(shù)創(chuàng)新?？臻g耦合、智能調(diào)度及混合儲能等技術(shù)手段不斷提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。通過多時(shí)間尺度的能效優(yōu)化和關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了政策協(xié)同對提升系統(tǒng)整體性能的重要作用。未來，應(yīng)繼續(xù)完善政策體系，強(qiáng)化區(qū)域間協(xié)同機(jī)制，推動技術(shù)集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)西部地區(qū)清潔能源高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)凌志、侯進(jìn)進(jìn)、蔡淑兵等。基于旭龍水電站的水光蓄互補(bǔ)規(guī)劃研究[J].水利水電快報(bào)，2024，45（05）：1-7.

[2]陳佩儀、宋松、鄒金偉等?！把乓u江‘水光互補(bǔ)’能源開發(fā)模式”試題設(shè)計(jì)[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2025，（03）：74-76.作者單位：四川華電金川水電開發(fā)有限公司