風光互補發電最優組合研究

2018-08-20 09:48:22邵泰衡麻常輝王坦坦萬德超

山東工業技術 2018年12期

邵泰衡麻常輝王坦坦萬德超

摘要：我國電力生產增長主要由煤炭供應，由于煤炭燃燒導致嚴重的環境問題，所以使用可替代的能源已經成為我國能源政策的重要組成部分。研究表明，風能和太陽能發電相結合，將大大減少電能的生產過剩，同時增加電力系統的容量。高達70%的VRE（Variable Renewable Energy sources，VRE）中有20%-30%光伏形式（Photovoltaic，PV）的太陽能發電，當電力系統具有適度儲能要求時，可以將其產生的電能存儲到電力系統，從而提高能源利用效率。

關鍵詞：風能；太陽能；風光互補發電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.143

1 引言

隨著新能源發電技術的不斷發展，當前最具發展前景的是風能和太陽能互補發電。研究表明，將光伏發電作為風能發電的補充是有利的且滿足靈活性要求。使風光互補發電成本處于較低水平，最大限度地減少時間段內的過量供應，降低常規能源的年發電量是本文研究的主要內容。風光互補發電系統示意圖如圖1所示。

2 構建剩余負荷的情景

本章描述了用于構建剩余負荷的方法。首先，我們介紹用于驅動生成模式的數據集，然后估計可用資源潛力。

2.1 剩余負荷

我們考慮的是剩余負荷，它被定義為需求減去風光互補的發電量。根據可再生能源的百分比（見公式（1））和可再生能源中光伏的百分比（見公式（2））來計算剩余負荷。

其中是每小時平均輸出功率，它等于時間t內的發電量，D是年度電能需求量。

2.2 區域內的風能和光伏發電潛力

由于每個地區的潛力有限，計算必須迭代進行。第一次所有代都按照因子（3）式分配。該過程迭代執行，直到該場景所需的所有發電都被放置在區域中；對區域光伏潛力應用相同的方法。

3 容量信用

容量信用作為可再生能源積極作用的衡量標準，必須仔細考慮。較高的容量信用對電力系統成本有積極影響。例如一個系統，其電能供應完全由風電產生，將具有約250GW的容量信用。考慮到風能和光伏并用時，只有50%可再生能源發電系統的容量可以達到同樣的額度，這表明當實現高容量信用時，風能和光伏發電的組合很重要，可得出以下結論：

（1）較低的VRE滲透值（較低的）以及較高的PV百分比（較高的）對系統有利。這可以通過光伏發電與中午減少峰值負荷減少的相關性來解釋。

（2）該情況隨著系統中VRE的百分比變化而變化。剩下的高峰期不再是中午，而是在光伏發電低且需求上漲的傍晚。

4 存儲要求

我們分析的重要標準是所需的存儲容量。假設無損存儲，所需存儲容量的結果可通過損失系數進行縮放。每個時間步長的儲存水平可用一年中每小時的剩余負荷來表示：

當VRE超過100%時，（剩余負荷）的平均值低于零，這導致存儲水平呈現上升趨勢。當的平均值為正時，存儲水平呈現下降趨勢。因此，我們修改方法并通過以下公式制定所需的儲存庫容量：

從VRE中完全集成所有能源可能效率不高，因此我們允許5%的風能或光伏發電被削減（或用于其他用途），我們認為這種情況是比較現實的。

5 結論

風光互補發電最優組合取決于其裝機組合的份額。最佳的存儲方案是系統幾乎完全由太陽能供電，這可以用風的強勁季節性影響來解釋。關于容量信用和剩余負荷，PV的最佳份額僅為20%。因此給系統規劃者提供一個建議：如果系統中有熱能供電，那么一個主要由風力發電系統提供約20%～30%的光伏發電是最好的解決方案。

參考文獻：

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