探究風電、光伏發電與水力發電的結合設計

衛成剛

（華夏易能（南京）新能源有限公司 江蘇南京 210049）

引言

為了最大限度地實現資源的合理利用，應該結合現代科學技術與可再生能源，逐步實現綠色發電系統的建設。基于風電、光伏發電與水力發電的獨特優勢，結合這三類資源，在科技的支持下逐步實現聯合發電系統的構建。通過對風電、光伏發電與水力發電的基本概況的分析，本文對三者的結合進行綜合的指標評價，致力于探究這三類可再生資源互補發電的策略。

1 風電、光伏發電與水力發電的結合概況分析

1.1 化石能源枯竭，國家鼓勵利用光、風、水等可再生能源發電

我國社會在不斷進步，同時，作為一個人口大國，資料消耗的速度和總量不可小覷，現階段，隨著化石能源的不斷開發，這一能源已經逐漸面臨枯竭。對于此類現狀，國家高度重視，為了避免化石能源過度開發，國家提出合理利用可再生自然資源發電。協同光伏全產業鏈年產2500噸電子級多晶硅，年產800兆瓦太陽能電池、400兆瓦組件、1.2億片硅片項目，已建388萬千瓦光伏發電裝機。為了實現全面協調資源，實現自然自然的合理配置，促進國家的可持續發展，我國現階段已經大力開發了太陽能和風能等可再生資源，并且通過結合各自資源實現互補發電[1]。

1.2 建設風力發電、光伏發電和水力發電互補的發電系統

風、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技術，使三者實現有效的結合。太陽能發電綜合技術的實證試驗基地選用了26種組件、21種逆變器、17種支架，展示了30種設計理念、15種新設備、30種新材料以及4種電池的儲能技術。在對互補發電系統進行分析的過程中，可以適當借助分系統的指標進行科學的評價，建立健全相關的科學評估體系，實現科學的系統分析[2]。

2 風電、光伏發電與水力發電結合的評價

2.1 聯合發電系統評價指標的可靠性

在對風電、光伏發電和水力發電進行結合之前，需要建立科學的系統評估指標，對三者的穩定性進行綜合分析。根據已有的資料，可以得知現階段的電力系統的發展現狀較為樂觀，比如部分發電系統工作效率較高，指標相對穩定，性能較好，而且發電的概率性指標占據較高優勢。在掌握風、光、水三類可再生資源的發電優勢基礎上，進行電聯發電系統的建設，構建符合實際情況的指標框架體系。同時，需要不斷對電聯的相關穩定性和可靠性指標進行關注，適當選取科學的數據信息進行定期分析，保證風、光、水聯合發電的可靠性，建立科學的依據對其進行保障。

2.2 聯合發電系統評價指標負荷匹配度

對于風電、光電和水電的聯合發電而言，在技術支持下，必須注重負荷匹配度指標的分析，對于指標主要涉及的方面進行全面的分析，保證內容屬實且可以與時俱進。首先，需要保證負荷指標科學有效，對于行業的先進水平進行科學的追蹤交流。此外，需要注重對指標的調峰容量比進行科學的調整[3]。

3 風電、光伏發電與水力發電結合設計的策略

3.1 建設風光水互補發電系統

在結合風電、光伏發電與水力發電之前，需要建設科學的互補發電系統，實現風、光、水三類可再生資源的互補。建立這一互補發電系統，可以高度發揮科學的協作評估機制的效果，同時對各個分系統進行檢測，保證系統運行的合理性。互補發電系統的運行特性評估機制已經逐漸成熟，對于互補程度的分析，首先是需要明確水電的“水光互補”，其次是在現階段互聯網背景下，高度利用互聯網技術，實現“智能光伏+大數據應用”的互補，保證數據信息高度完善。此外，還有一些基地也在積極建設互補發電系統，比如“百兆瓦國家級太陽能發電實證基地”也在實現高度的互補創新。光伏產業園所在的海南州正在建設千萬千瓦級新能源基地，規劃光伏發電裝機1200萬千瓦致力于促進光伏行業的創新進步[4]。

3.2 借助分系統化的指標評價體系對互補系統的運行特性進行分析

在建立科學互補發電系統基礎上，需要建設指標評價體系。對此，需要利用原有的分系統指標，按照實際的互補情況對指標進行調整，保證分系統指標與互補系統建設完成后的指標高度統一。在指標的分布原理上，需要降低功率預測誤差，同時保證誤差指標值的基礎上，運用科學技術實現預測精度的考核。可以運用分系統指標累積概率曲線，實現精確的策略，保證可再生能源的輸出功率均衡，促進互補系統指標的完善。

3.3 在不同時期借助調節備用資源為發電提供保障

根據已有的可再生資源發電經驗，可以得知，實際上風電、光伏發電與水力發電三者之間存在許多差異，不僅是資源類型和發電數據指標的差異，還有時間的差異。可再生資源受地理位置和時間等因素的影響，彼此之間雖然有密切的聯系，但也存在許多矛盾。例如，水力發電系統與風力發電系統在實現科學的結合過程中，如果某一地區風力發電系統工作效率不理想，但是水資源豐富，則可以適當引入水力發電系統。

如果某一時段內該地區的電廠所處區域的風力資源較為豐富，而光伏發電系統工作效率低下，則可以調整風光水互補發電系統，使風力發電系統優先發電，并且保證光伏發電系統與水力發電系統對其進行協調，為互補發電系統的正常運行提供保障。

4 光伏發電與其他綠色發電系統結合的互補發電實例分析

黃河區域高度運用了互補發電系統原理，制定了符合該區域實際的“組合拳”，根據黃河水電主導相關科研院所提供的信息資料分析，可知黃河水電利用該區域豐富的水資源，研發了水光互補發電系統。該系統基于當地豐富的水資源，在把握光伏發電的基本原理之后，將其與水力發電結合，轉換光伏發電的為不穩定性，最終早就了優質、穩定、安全的水光互補發電系統，為當地帶來了穩定充足的電源,提高電站的經濟效益[5]。

黃河水光互補發電系統結合了光伏設計理念和水力發電的設計方案，對二者的指標進行分析研究，在對比分析的基礎上，科學調整原有的分系統，最終建立了高度協調的互補發電系統。一般而言，143兆瓦的太陽能發電實證基地，由6個試驗區和2個測試平臺組成。148種光伏主流技術及產品在這里“同臺競技”。通過黃河互補發電系統的建設，可以促進自然資源的互補，促進該區域原生牧草的生長，同時利用當地優勢鼓勵大力發展畜牧業。黃河水光互補發電系統建設完成之后，該區域生態環境明顯恢復，子陣區域風速降低50%、晴天天氣下蒸發量降低50%以上，實現以光伏電站建設帶動生態環境建設，降低風沙對光伏電站發電量造成的損失，實現了“雙贏”[6]。

結語

本文基于當下風電、光伏發電與水力發電的發展現狀，結合可再生資源的合理利用，對風電、光伏發電和水力發電三者進行指標分析。最后，本文指出結合光電、風電和水電，為可再生資源的合理應用提供保障，在提出三者之間的結合策略基礎上，促進風力發電、光伏發電和水力發電等內容有關的評價體系的構建。