太陽能水力聯合能源發電模式研究

黃鵬 白帆 王學峰

摘 要：隨著社會的逐漸發展，不僅是我國，整個國際上對于能源消耗的問題都很重視，所以說，對一些環境污染小的可再生資源的利用成為了一個新的趨勢，太陽能與水電站的結合，不能說是完美，至少可以解決現如今大規模發展太陽能發電模式中出現的土地資源稀缺問題，如果能將太陽能與水電站有效地結合起來，就可以有效的利用同一輸電線路進行輸送，可以安全的供電，還可以節約資金。

關鍵詞：太陽能；水力；聯合

現行的水力發電模式，氣候對其影響很大，遇到干旱年份，降水量稀少的季節，幾乎不能發電，這對電量的總體輸出造成了很大的困擾。所以說將太陽能相應的加入到單一的水力發電模式中去，是很有必要的。要根據地理環境和氣候因素，利用太陽能和水力資源各自的時效性，將其優勢發揮到極致，通過合理有效的控制，做到太陽能和水力發電裝置聯合發電，再通過同一個輸出線路向大眾供電，可以解決兩者在單一模式中所出現的問題。還可以有效地利用可再生能源，降低對環境造成的污染。

1 技術支持

單一模式運行的水力發電站每年可以運行2500-6000h，它可以連續進行發電，但是受季節因素影響很大，在枯水期到來的時候，因為水量稀少不能支撐連續的發電工程，就造成電量的不穩定，對整個電網的安全運行都是一個很大的考驗。而單一模式的太陽能發電站，每年運行1100-1500h，同樣的，發電的效率也受季節的影響，除此之外，還有晝夜交替以及氣象條件的因素影響。而太陽能發電裝置占地面積龐大也是一個大問題，再加上光照能量轉換率低，不能連續發電，同樣影響到電網供電的安全性以及穩定性。

結合這兩者的優缺點以及特性，可以考慮將太陽能發電裝置安放在大型水庫的水面，通過對二者的集中控制，使用同一線路供電。新建太陽能水力的聯合發電站。

1.1 技術方案

為了能夠在水電站的蓄水庫水面上安置太陽能的發電裝置，要將眾多的太陽能發電裝置發出的直流電合理集中地轉化為交流電，接著采用太陽能變壓器經過電量表，將出口母線并入其中，然后將水輪發電機組和太陽能發電裝置分別設置電量表分別進行計量，最后經過主變壓器將其送入電網。實現聯合發電，同一路線輸出向電網供電的設想。

1.2 調度分配

充分考慮到兩種發電模式所受制約的不同，可以集中統一的對兩種模式進行調度安排。例如，在陽光充沛且蓄水量充足時，可以考慮兩種模式齊頭并進，水輪發電機組可以考慮投入AGC裝置，滿足電網調峰調頻的要求。在枯水季節，則必須優先考慮太陽能發電裝置，以免水量不足而影響電網供給的穩定，水輪發電機組則停止運行進行蓄水。當陽光照射不夠充足時，就考慮水輪機組運行以免發生故障。總之，兩者可以共存兼備，彼此保障，共同維護電網的供電需求。

2 聯合發電模式的特點

2.1 聯合

太陽能水力聯合發電模式可以將太陽能發電裝置建在水電站蓄水庫水面上，并且將二者聯合調度發電。

2.2 安全統一

采取集中控制的方式手段，對兩者進行集中的控制模式，而后再采用統一的輸出線路向電網供給電量。利用各自不同的特性，使得聯合發電站電量穩定。

3 經濟效益

3.1 輸出線路

與傳統模式不同的是，聯合發電模式通過一定的技術手段的支持，將兩種不同發電模式采用同一輸電線路進行輸送，輸電線路的統一避免了建設太陽能發電站的輸電線路再造問題，對輸電線路再造的經濟成本也是不容小覷的，這一舉措顯然從根本上避免了此項開支，為整個輸電工程節約了經濟成本，包括人力資源的節約。

3.2 減排

很顯然，太陽能以及水能都屬于清潔能源，太陽能更是兼備著可再生能源的身份，這兩種能源的利用，對環境造成的壓力是較為輕微的，而對兩者的聯合使用，可以很大程度的增加發電量，更進一步的滿足使用者的要求，這樣還可以避免一些地區對化石燃料的過分依賴，均采用電能，減少化石燃料的燃燒，不僅僅是能源的節約，更重要的是對環境的保護，減少了二氧化碳的排放量，對于全球的環境問題，都有很多幫助，也響應了全球低碳生活的號召，可謂一舉多得。

3.3 人力資源成本降低

對兩者的聯合使用，無疑會縮減一大部分的人力資源消耗，若對兩種發電模式分別建站，無疑要聘請從資源利用到發電過程最后到電路的輸出，需要兩組專業人員對發電過程進行操作看護，而將二者合二為一以后，只需要一組專業人員對整體過程進行整體的調度，尤其是輸電線路的統一合用，在整個發電過程中無疑可以減少人員損耗，節省人員聘用的開支，對整個供電系統無疑也是一種最大化的成本節約。

4 發展前景

對我國的地理環境以及氣候因素進行分析，不難發現，一些較為干旱，水力資源稀缺的地帶往往日照時間長，光照強度大，這種先天的自然條件決定了水力發電不能很好地滿足發電以及供電的需求，針對這樣的地區，采用兩者聯合的模式無疑是再合適不過的了，一方面降低了水力資源的負擔，避免因為發電對本就稀缺的水力資源造成二次傷害，另一方面，對高強度的太陽光進行有效合理的利用，利用自然地饋贈，彌補先天的不足，通過人為的以及科學的力量創造出優越的生存環境。對于其他水源充沛的地區也是一樣，加大對可再生能源的利用，節約水資源也是利國利民的好事，也是我國可持續發展理論的中心思想。所以說，積極的開發探索太陽能與水力聯合發電的模式，是我國經濟發展的需要，更是我國生態文明建設的必需。

5 結束語

太陽能的利用在我們的生活中已經不再新鮮，但是將其加入到水力發電技術中進行聯合利用是一個全新的思路，對于此項思路探索以及實施，還是一個浩大的工程，我們所列舉出的包括技術手段的支持，經濟成本的節約，發展前景的分析，僅僅是存在與理想狀態下的一些設想以及推測，具體在實施過程中所會遇到的問題還會有很多很多，需要在具體的情況以及場景中再分析解決方案。這些都不是最重要的，因為作為一項利國利民的工程，利遠遠大于弊的結構構思，它在以后具體的發展道路上一定是坎坷而又平坦的。

太陽能與水力聯合發電的模式，無論在資源的節約還是環境的保護這兩項大的可持續發展戰略上都有所體現，發展前景毋庸置疑，是一種具有取代性的改革。

參考文獻

[1]周淙，孫威，任海軍，等.基于最小二乘支持向量機和負荷密度指標法的配電網空間負荷預測[J].電網技術，2011，35（1）：66-71.

[2]安學利，蔣東翔，陳杰，等.基于ITD和LS-SVM的風力發電機組軸承故障診斷[J].電力自動化設備，2011，31（9）：10-13.

[3]嚴劍峰，于之虹，田芳，等.電力系統在線動態安全評估和預警系統[J）.中國電機工程學報，2008，28（34）：87-93.

[4]洪士強.旋轉機械的運行狀態管理[J].風機技術，2007（6）：64-66.