浅谈风电光伏联合系统光伏发电规划

浅谈风电光伏联合系统光伏发电规划

高韶鹏

大唐山东烟台电力开发有限公司山东烟台264003

摘要：由于目前资源十分的短缺，因此寻找新的能源来代替传统的能源非常的重要，这也是目前世界各国研究的主要问题。本文在风电光伏联合系统的基础上，对于光伏发电的规划做出了可行性的探究，希望通过笔者的探究，有助于今后光伏发电的实行和发展。

关键词：风电光伏；联合系统；光伏发电

引言

近些年来，随着能源危机和环境污染等问题的日益严重，有限的化石能源储藏量和开采量显然难以保证经济的高位运行需求，全球经济的飞速发展增加了对能源资源的需求量，与此同时，人类环保意识的增加、对清洁能源的渴求加速了利用新能源的步伐。世界各国争相的发展可再生能源，风电、光伏作为清洁的可再生能源，在全世界范围内都受到极大重视。我国“十三五”规划明确指出，“加快发展风能、太阳能、生物质能、水能、地热能，加强储能和智能电网建设”。智能电网的发展已成为我国能源战略的重要组成部分，风能、光伏等清洁能源作为一种清洁、高效、易获取、无需耗能的可再生能源，当仁不让地成为了智能电网的重要组成部分，并规模化的飞速发展。因此，近年来风力发电、太阳能发电等技术相继得以快速发展和广泛应用。太阳能、风能资源丰富，分布广泛，不产生污染，利用前景广阔，大力发展太阳能和风能等可再生能源，对保障能源稳定供应、调整优化能源结构、保护生态环境、减少温室气体排放、带动经济转型和产业升级具有重要意义。

一、风电光联合系统光伏发电概述

太阳能和风能属于自然资源，并且资源丰富可以不断循环使用。同时太阳能和风能资源使用不会产生污染，因此在如今的形势下这两种资源有着很大的发展前景。大力发展使用太阳能和风能这种可再生的资源，对于能源供应稳定，调整能源结构、保护生态环境等都有着非常重要的显示意义。根据我国能源局的统计，截止到2015年，我国的风电累积装机容量已经达到了14536.2万千瓦，同比增长了百分之二十六点八，光伏发电累积装机容量已经达到了4318万千瓦，同比增长了百分之五十三点九。

风电场一般都建立在远离负荷的中心地区。如果当地的用电负荷有限，那么就会造成大规模的电站发电量在当地消纳非常的困难。对于这种情况下，就必须将发出来的电能通过输电线路来接入地区电网中为负荷中心供电。由于风电具有低能量密度的特殊性质，如果还是采用传统的发电装机容量来规划发电基地功率集中外送输电容量，就会致使风电外送的输电资产使用效率较低，还可能因为输电容量的不足，致使发生输电阻塞风电弃风的情况发生。太阳能和风能本质上没区别，都是属于低能量密度能源。但是风能和太阳能在时序以及地域空间上有着很强的互相补充性质。在现有的风电基地中合理的开发光伏发电，可以在不扩容或者低扩容的外在条件下达到功率外送消纳的目的。[1]

二、风电光伏联合系统的功率波动特性

风电光伏联合发电系统的输出功率的特性主要由两者来决定的。一个是风电场群出力，另一个则是光伏电站处理。这两者不仅决定了风电光伏联合系统的输出功率，还和风电和光伏发电容量占领的比值有着非常密切的关系。笔者主要是利用大规模的光纤伏电站输出功率模型来分析不同光伏电站容量下风电光联合系统的功率输出特性，然后进行比较。

风光电以及光伏出力的特性可以采取风电光伏持续处理曲线来表示其不断的变化。持续处理曲线是将风电场或者是光伏电站一年时间段处理的大小变化从大到小一次进行排序，从而得到一条往下滑的曲线。风电和光伏持续出力曲线属于统计曲线，它并不是单一的考虑都某一时间段的处理情况，而是从宏观整体的角度来表现出一年里面系统输出功率的变化和趋势。风电场群和光伏电站的持续出力曲线表达如图一所示。

图（1）加入进不同光伏容量时风电光伏联合系统呈现的持续出力曲线图

根据笔者编绘的图二可以看出，风电的年最大输出功率是0.7313.光伏的年最大输出率明显的要高出风电，达到了0.9456.但是从图片中可以看出，光伏有出力的时间只有4195个小时，风电在一年中出力的时间较长，达到了8519小时。风电的年等小利用的小时数有1447.4个小时，光伏的年等效利用时间有1550.9个小时。光伏电站和风电两者进行比较，可以明显的看出，光伏电站在处理时间内的输出功率要大于风电很多，平均高达风电的两倍左右。

图（2）单独风电和单独光伏持续出力的曲线图

通过图一我们可以仔细的了解到随着光伏容量不断地额增加，系统的输出功率最大值是在光伏容量加入小于2000兆瓦的时候，系统输出功率的最大值逐渐的慢慢增大，但是依旧小于单独风电时的最大值。随着光伏容量的增加，系统的输出功率也在不断的增大，并且还会大于单独风电时系统的虽大致。同时，随着光伏容量的增大，系统的等效年利用小时数会逐渐下降。

从三种可以明显的看到，随着注入光伏容量的增加，在输电线路容量的限制之下，联合系统的弃电功率一样在慢慢的增加。在不扩充输电线路1500兆瓦容量的情况之下，弃电功率明显的成为了制约光伏发展的主要原因之一。

图（3）不同光伏容量时系统期限功率的曲线图

三、风电光伏联合系统发电规划

随着光伏容量的不断增加，风电光伏联合系统的输电量也在不断的增加，与此同时系统的弃电量也明显的增加。不考虑光伏电站需要的投资成本，只考虑随着输电量不断增加带来的利益以及其电量造成的经济损失，可以以输电所取得的收益来有效的补偿弃电造成的那部分损失，从而有效的提出一种光伏发电容量的规划方法

笔者主要是以持续出力曲线来表示风电光联合系统的输出功率波动的特性，综合的考虑了输电线路的输电收益、以及输电线路的成本等因素，在现有的输电资源基础上，线路的输电收益为优化目标。

输电系统使用周期内综合收益的最大数值=系统输电收益（规划光伏电站容量）-输电系统建设成本-弃风、光带来的损失（规划光伏电站容量）。只有满足该函数式，才能使输电系统综合收益最大化。[2]在输电系统的整个使用周期中，输电的收益是系统输电收益×规划的光伏电站容量。它和输电系统输送的电量是呈现出正比的关系的。

由于光伏联合发电系统的应用还没有得到广泛的推广使用，因此应该对于光伏联合发电系统的经济性进行研究，这样才能够达到更好的经济效果，从而使得其更加的适应社会的发展。在对于电力系统研究上，都很多的方针软件。例如PSCAD\HOMER等。其中HOMER是一种对于电力系统经济性分析软件，并在实际的工程使用中有着非常突出的作用。对于电力系统的规划，可以使用HOMER软件来进行规划。光伏联合发电系统的规划必须要满足符合的增长和安全的运行。

通过笔者以上的研究，了解了利用持续功率曲线在注入不同比例的光伏容量风管联合系统的出力特性进行了研究分析，得到了在不同光伏容量下联合系统的出力特点，从而能够而输电的规划提供重要的依据。主要提出了风电基地光伏发电容量的规划，通过规划能够为光伏发电提供一定的参考价值。

结束语

本文主要从目前风电光联合系统光伏发电概述进行分析，了解了目前风电光伏联合系统的功率波动特性，然后结合目前现状规划出了最有可行性的发电规划。在对于风电光联合系统光伏发电的研究，我国研究还处于表面，还需要不断的研究了解，才能更好的发展。

参考文献

[1]王光辉.风电光伏联合系统光伏发电规划方法[J].黑龙江科技信息,2017,04:134-136.

[2]张联邦.大规模并网间歇性电源的容量可信度评估方法及其应用[D].华中科技大学,2015.