風電與水電互補協調特性研究

朱麗，劉寶林

(1.云南電網有限責任公司，昆明 650051；2.云南電網有限責任公司電網規劃研究中心，昆明 650051)

風電與水電互補協調特性研究

朱麗1，劉寶林2

(1.云南電網有限責任公司，昆明 650051；2.云南電網有限責任公司電網規劃研究中心，昆明 650051)

根據云南電源結構和電力需求情況，得出云南風水互補現狀。充分對云南風水互補關系和風水聯合出力特性進行分析研究，為后期統籌開發風電、水電電源規模和建設時序提供參考。

電源結構；互補協調特性；統籌開發

0 前言

近年來，云南電力產能過剩情況嚴重，2015年云南省風電裝機341萬千瓦，云南省水電和風電在電源結構中的占比均較高，裝機規模也較大，具備較好的風水互補客觀條件。云南受電源結構和電源調節性能影響，豐枯矛盾較為突出，特別是平水年豐期風電、水電存在大量富余，難以完全消納為促進風電、水電的有序開發和充分利用，提高云南可再生能源的消納能力，應開展云南風電水電互補特性的研究。

1 云南電源結構與負荷結構

1.1 2014年裝機規模及占比

截至2014年底，云南省發電裝機總容量為7 071萬千瓦，其中水電裝機容量5 361萬千瓦，占75.8%；火電裝機容量1 240萬千瓦，占17.5%；風電裝機容量280萬千瓦，占4.0%；太陽能裝機容量28萬千瓦，占0.4%；其它電源裝機容量162萬千瓦，占2.3%。

1.2 云南省區負荷結構現狀

2014年，云南電網區域內全社會用電量為1 529億千瓦時，年最大負荷為2 549萬千瓦。從分產業用電情況看，云南省第二產業用電量占到了本省76.7%，居民生活用電、第三產業和第一產業用電量分別占云網用電量的13.3%、9.1%和0.9%。從負荷特性來看，云南全網年負荷基本呈現較為規律的變化，2014年云南全網年負荷特性曲線如圖1。

圖1 2014年云南年負荷特性曲線

2 風電與水電互補特性研究

2.1 風水互補關系分析

2.1.1 年際互補關系

云南省氣候特征主要表現為干季和濕季交替，枯期 (12月～5月)流量較大時，即枯期降水較多的年份，平均風速相對較小，反之異然；同時出現豐水大風或者枯水小風的年份較少。風能和水能在年內恰好構成一個有機的互補體系。

2.1.2 年內互補關系

云南省風速和風功率密度的年內變化基本呈冬春季大，夏秋季小的特點，月風功率密度最大月與最小月的差距較大，具有明顯的全年兩季風特征。與此對應，風速、風功率密度大的月份發電量較多，風速、風功率密度小的月份發電量較少。風電、水電的年內各月出力均呈現出明顯的“一峰一谷”形式，風、水之間形成較為統一的互補關系。

2.1.3 日內互補關系

云南省絕大多數中小水電為徑流式電站，沒有調節性能，其日出力特性主要受來水量的影響；而部分具有調節性能的三江干流水電，因為要承擔調峰調頻任務，其日出力特性主要受負荷及庫容水量影響。風電在一天之內的出力波動較大，豐枯期日出力曲線總趨勢較為相似，均呈現上午9～10點左右出力最小，隨后出力逐漸增大，下午至傍晚達到最大，然后出力逐漸減小。

從整體情況來看，無論沒有調節性能的中小水電或者是具有調節性能的三江干流大型水電站，在日出力特性上和風電都沒有明顯的互補作用，但可以通過調整具有調節能力水電站的出力來平抑風電出力的波動。

2.2 風水聯合出力特性

根據前述風電出力特性分析，逐年風電出力曲線相同，利用小時數為2 173小時，豐枯電量比為38%：62%。風電出力特性和水電出力特性在豐枯期呈現較好的互補特性。風水聯合出力后，受風水互補作用的影響，聯合出力特性得到一定程度地改善，由于云南省風電裝機規模有限，改善幅度不大。從豐枯電量比來看，水平年云南風水聯合后豐期電量占全年電量比例約在62%～66%左右，較水電豐期電量占比減少2～3個百分點，從不同水文年出力特性來看，水平年風水聯合后枯水年發電量約占平水年發電量的82%～ 84%左右。

2.3 小結

云南屬于典型的水電系統，受不同水文年來水及電站調節性能影響，不同水文年的供需存在較大差異。枯水年，水電、風電全年均可以得到充分利用；平水年枯期，水電、風電均可以充分利用，但豐期均有較大富余。建議國家能源主管部門，從風水互補協調發展、優化風電水電的聯合出力特性、減少全省豐期電量富余的角度出發，在基本保證三江干流水電站枯水年的出力和發電量的前提下，根據市場需要，合理安排三江干流水電站機組的投產時序。

3 結束語

“十三五”期間，平水年豐期云南水電和風電均存在大量富余，同時面臨棄電問題，且如果西電東送規模或省內用電負荷達不到預期，富余電量會進一步增加。因此，若以綜合棄電量最少為原則，建議大力發展風電、不發展中小水電。但由于風電的隨機性、間歇性特點，其大規模并網對電網安全穩定會造成一定影響。因此，基于同為清潔能源的中小水電在可控性和穩定性方面的優勢，綜合考慮風水互補協調發展、電網安全穩定運行等因素，建議風電及中小水電都適度發展。

[1] 水利水電規劃設計總院.“十三五”風電規劃和消納能力研究工作方案 [R].2014，9.

[2] 南方電網公司.南方電網電力工業發展 “十三五”及中長期規劃研究 [R].2014，11.

Research of Wind Power and Hydroelectric Power Complementary Coordination Characteristics

ZHU Li1，LIU Baolin2
(1.Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Kunming 650051，China；1.Yunnan Power Grid Planning＆Research Center，Kunming 650051，China)

According to the yunnan power structure and power demand situation，there has good feng shui complementary objective reality in Yunnan.The output characteristic and complementary characteristics of wind power and hydroelectric power was full analyzed and researched.The research for the overall development of wind power，hydro power scale and construction schedule to provide the reference.

power supply structure；complementary coordination characteristics；whole development

TM74

B

1006-7345(2015)06-0017-02

2015-07-29

朱麗 (1980)，女，碩士，工程師，云南電網有限責任公司，從事電力調度、運行方式、農電指標統計與分析、農電政策研究工作 (e-mail)56858179＠qq.com。

劉寶林 (1980)，男，碩士，高級工程師，云南電網有限責任公司規劃研究中心，從事新能源與節能研究工作 (e-mail) 63420387＠qq.com。