使現有水電站成為吸納風電的最有效載體

趙光天

（浙江永昌儀表有限公司，浙江天臺 317200）

社會經濟的發展和人口數量的不斷增長，對能源的需求迅速增加，傳統化石能源逐漸枯竭。我國是以煤炭資源為主的能源消耗大國，而煤炭的燃燒會排放大量CO2和SO2等物質，導致溫室效應、酸雨、霧霾等嚴重的污染。因此，必須實現能源的可持續發展，降低能耗、節約能源、拓寬發展可再生能源已是當務之急。風能是發展最快的可再生能源，取之不盡，用之不竭，且無處不在，風電技術日趨成熟，發展風能這種綠色能源勢在必行。

1 風電發展現狀

根據氣象資料統計，我國風能資源豐富，居世界前列，主要分布在東南沿海、東北、華北和西北地區，具有風力發電的基礎。我國利用風能可以追溯到公元前，宋代風車的應用已經非常普遍。新中國建國初期，我國開始進行風力發電的開發利用，經過了探索試驗、離網式風能發電、并網風能發電及當前的規模化發電這幾個階段。2005年以前，我國的風電發展還處在落后狀態。近年我國政府對風能利用開始重視，出臺一系列政策和措施，為風電發展提供了強大的政策支持。截至2012年，我國（不包括臺灣地區）累計安裝風電機組53 764 臺，裝機容量達75 324 MW，風電裝機容量世界第一。但是我國的風電發展仍存在一些問題：①風電技術整體發展水平低下，風機制造技術落后，核心技術掌握在外資公司手中，關鍵設備仍需進口；②風電產業發展緩慢；③風電發展的政策環境不夠穩定，地方政府和部門政策各自為政，缺乏協調性和可操作性；④缺乏適合風電發展的市場需求和競爭機制；⑤電網吸納風電和輸出容量的制約；⑥風能本身的間歇性、不穩定性和不可控性造成風電場所發的電為劣質電；⑦解決風電的并網問題，技術復雜且投資大。針對風電存在的上述問題，國外采用水電互補，加強調度；國內解決方法以提高風能功率預測的準確性，通過風（電）光（電）儲（蓄電池）互補利用，并取得一定的成效。總體來看，國內外采用的方法還是先并網后使用，無法從根本上解決風電存在的諸多問題，造成風電場投資大，入網電價高，還需要政府補貼，由此，當前我國風電場裝機量大，發電量少，棄風嚴重。據統計，2012年全國棄風損失超過200億元。因此，改變思路，利用先進技術提高風能的有效利用率，降低風電成本，變劣質電為優質電是當前風電發展的一個重要課題。

2 水電發展現狀

水電是最具規模發展的清潔可再生能源，也是我國能源的重要組成部分。隨著我國經濟的發展和技術的進步，水電也得到快速發展，2004年以后，我國水電裝機容量持續居世界第一。

我國水資源世界第一，但區域分布不均，季節差距大。水資源主要集中在長江、黃河等大江大河，由于受氣候的影響，汛期水力資源豐富，而枯水期相對很少，這就需要水庫來調節，進而提高水力發電的穩定性，同時兼具防洪、灌溉和航運等功能。我國的水電發展起步于20世紀初，第一座石龍壩水電站在云南建成。上世紀50年代在浙江新安江建成第一座大型水電站（新安江水電站）。隨著改革開放的逐步深入和水電技術的進步，相繼建成了三峽、葛洲壩等多個世界聞名的大型水電站，取得了令人驚嘆的成績。2010年我國裝機容量達到1.9億千瓦，2020年發展目標是3億千瓦。

同風電發展相似，水電發展在目前也出現了瓶頸期。水電建設面臨了諸多問題，如土地、環保、移民等。由于上述問題的存在，水庫擴容十分困難，水資源浪費嚴重，水電站利用率低。據統計，我國水電站年發電時間在2000~3000 h。如何提高水電站的利用率，優化水電站的運營模式，實現水電的可持續發展已迫在眉捷。

3 孤島封閉運營模式

目前，風電和水電都遇到了發展瓶頸，為了解決風電本身的不均衡性和不連續供電，本文提出用水電站作為風能的儲能裝置，孤島封閉運營，吸納和儲蓄風電。其孤島封閉運營模式為：風電站、直流輸電，變頻電機、抽水機、上下水庫（梯級電站的上下級電站）構成孤島封閉運營。風電站所發的電不并網，全部通過直流輸電技術、帶動變頻電機推動抽水機，將水電站下級水庫（緩沖庫或下級電站）的水提升至上水庫（梯級電站的上級電站），將風能轉變成水能，實現風電變水電。該運營模式無論從理論還是技術的角度，均是可行的。實現這個構想亟需解決以下問題：①政策措施的出臺；②各部門之間的協調。建議先進行計算機數值模擬試驗，再建設小型的孤島封閉模式來驗證該理論的可行性，以便大規模推廣。

4 結 論

采用孤島封閉運營模式有以下優點：①由于抽水裝置對電源質量要求較低（相對于風電并網的電源質量），因此可以降低整個風電場的裝備技術要求，減少風電場投資成本，同時增加了風力發電時間，有效解決棄風問題，降低了風電成本，提高了風能轉換成電能的整體效率；②解決風電并網難題；③提高了電網的調峰能力；④采用孤島運行模式擴大風能裝機的總量；⑤加快風電產業發展進入良性循環期，達到商業化運營無需國家補貼。

采用孤島封閉運營模式組建星羅棋布的大中小微的儲能裝置，以風力和水力兩種綠色可再生能源做成局域網，微電網為組建強大的智能電網輸送安全優質電源，為滿足社會用電需求，并且大幅降低環境污染，為建設美麗中國做貢獻。