風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電的結(jié)合

王 川

（中國電建新能源集團寧夏分公司，寧夏銀川 750001）

0 引言

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，電力能源消耗量持續(xù)增加。伴隨著能源消耗的逐步提升，資源越來越匱乏。因此，為了減少化石燃料的使用，國家一直專注于利用生態(tài)資源發(fā)電，且獲得了顯著的成效?，F(xiàn)階段，我國風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電進入了發(fā)展的黃金時期，發(fā)電成本大幅度降低，設(shè)備生產(chǎn)能力持續(xù)提高。太陽能電池板、變頻調(diào)速器、風(fēng)機等發(fā)電設(shè)備的質(zhì)量得到改善，有益于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電等綠色電力系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計。為了最大限度地節(jié)省和利用資源，應(yīng)確保將可再生資源與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，全面落實我國綠色發(fā)電的總體目標(biāo)。同時，應(yīng)充分發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電（圖1）、光伏發(fā)電（圖2）和水力發(fā)電（圖3）的優(yōu)點，進一步完善我國發(fā)電的能源結(jié)構(gòu)。

圖1 風(fēng)力發(fā)電

圖2 光伏發(fā)電

圖3 水力發(fā)電

1 風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電互補結(jié)合的概述

1.1 化石燃料匱乏，國家鼓勵利用風(fēng)、光、水等可再生資源發(fā)電

伴隨著用電需求的快速增長，國家已逐漸鼓勵運用可再生資源發(fā)電，隨著各地城市化進程不斷加快，生活用電和居民用電的耗電量也在持續(xù)升高。中國作為人口大國，各地區(qū)的自然資源消耗量也很大，化石燃料、煤炭能源越來越稀缺，不僅會對原料產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展有影響，并且對人們的日常生活也帶來了一定的影響。因而，為了更好地解決不可再生能源的過度耗費問題，國家開始利用可再生資源來發(fā)電。以光伏發(fā)電為例，光伏產(chǎn)業(yè)鏈在2018年年均可生產(chǎn)制造25 000 t電子器件級多晶硅，為了更好地應(yīng)用有關(guān)資源，目前國家逐漸重視太陽能、風(fēng)能、水能等可再生資源的開發(fā)，并融合各類資源優(yōu)勢展開互補[1]。

1.2 建立風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電相互補的發(fā)電系統(tǒng)

現(xiàn)階段，我國采用較多的可再生能源是風(fēng)、光和水。光伏發(fā)電綜合性技術(shù)試驗的產(chǎn)業(yè)基地利用17種支撐架、21種逆變電源及26種部件，共展現(xiàn)了4種電池儲能、15種新機器設(shè)備、30種新型材料及30種設(shè)計構(gòu)思。在研究互補的發(fā)電系統(tǒng)過程中，可以根據(jù)子系統(tǒng)指標(biāo)值，分別進行科學(xué)有效的點評，并創(chuàng)建科學(xué)評價指標(biāo)體系，持續(xù)推動體系的完善發(fā)展，為發(fā)電系統(tǒng)的互補融合奠定基礎(chǔ)。

2 風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電的結(jié)合意義

2.1 協(xié)同發(fā)電系統(tǒng)評價指標(biāo)的穩(wěn)定性

風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電互相結(jié)合前，相關(guān)權(quán)威專家應(yīng)提早創(chuàng)建系統(tǒng)評價指標(biāo)，確保其科學(xué)性和一致性，合理利用評價指標(biāo)來綜合分析風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電的可靠性。相關(guān)資料表明，現(xiàn)階段我國供電系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r較為理想，部分發(fā)電系統(tǒng)工作效能高，整體指標(biāo)值表現(xiàn)出優(yōu)良的可靠性，發(fā)電率的指標(biāo)值在所有運行環(huán)節(jié)中占優(yōu)。因而，評估專家必須在把握風(fēng)能、太陽能、水能3種可再生能源發(fā)電優(yōu)點的基礎(chǔ)上建設(shè)聯(lián)動發(fā)電系統(tǒng)，推動指標(biāo)值結(jié)構(gòu)體系的建立，同時注重與當(dāng)?shù)貙嶋H相結(jié)合，確保實現(xiàn)發(fā)電效能與社會環(huán)境保護的雙贏。此外，相關(guān)專家必須關(guān)注發(fā)電聯(lián)立系統(tǒng)的穩(wěn)定性，選擇更科學(xué)精確的數(shù)據(jù)信息，剖析運作全過程，確保風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這需要為其提供大量科學(xué)根據(jù)，從而為居民創(chuàng)設(shè)更舒服的生活環(huán)境，滿足人們的用電需求[2]。

2.2 協(xié)同發(fā)電系統(tǒng)評價指標(biāo)體系負(fù)載匹配度

風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電聯(lián)合發(fā)電都是新能源發(fā)電技術(shù)，需要高度重視對負(fù)載匹配度指標(biāo)值的剖析，對指標(biāo)值的各個層面開展全方位剖析，確保指標(biāo)數(shù)據(jù)真實可靠。首先，要確保負(fù)載指標(biāo)值的有效性。其次，必須高度重視科學(xué)調(diào)節(jié)指標(biāo)值的峰容比。

3 風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電與水力發(fā)電緊密結(jié)合設(shè)計方案

3.1 風(fēng)、光、水的互補發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)

在利用風(fēng)力、光伏和水力發(fā)電技術(shù)前，必須全方位建設(shè)互補發(fā)電系統(tǒng)，確保其科學(xué)性和合理性，確?？稍偕茉茨軌?qū)崿F(xiàn)互補，建立和完善互補的發(fā)電系統(tǒng)。同時，充分利用點評制度的嚴(yán)謹(jǐn)性及其使用價值進行系統(tǒng)檢驗，使互補發(fā)電系統(tǒng)運作的科學(xué)性、合理性得到一定保障。網(wǎng)絡(luò)時代的背景下，有關(guān)人員必須充分結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，運用云計算技術(shù)融合發(fā)電技術(shù)開展科學(xué)的研究，實現(xiàn)信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)的高度統(tǒng)一。除此以外，部分產(chǎn)業(yè)基地也逐步建立起互補發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的自主創(chuàng)新。

3.2 用子系統(tǒng)指標(biāo)值評價體系剖析互補系統(tǒng)運作特點

創(chuàng)建指標(biāo)值評價體系需要先建立科學(xué)合理互補的發(fā)電體系，因此必須利用目前的分系統(tǒng)指標(biāo)值，依據(jù)具體互補狀況調(diào)節(jié)指標(biāo)值，保證分系統(tǒng)指標(biāo)值與互補系統(tǒng)建成后的指標(biāo)值高度統(tǒng)一。與此同時，既要減少輸出功率預(yù)測分析的偏差，又要在確保偏差指標(biāo)的基礎(chǔ)上用科技手段完成預(yù)測分析精密度考核。選用分系統(tǒng)指標(biāo)值積累概率曲線圖，確?？稍偕Y源的功率平衡，提升互補系統(tǒng)指標(biāo)值的準(zhǔn)確性。

3.3 可借助調(diào)節(jié)備用資源在不同時期為發(fā)電提供保障

從搜集的可再生能源發(fā)電材料可以看出，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電的發(fā)電情況仍存有許多差別，這不僅包含資源的差別，還包含發(fā)電數(shù)據(jù)信息指標(biāo)值的差別和時間上的差別?？稍偕茉吹年P(guān)聯(lián)受到自然環(huán)境的地址、時間、自然條件等要素的影響，且相互之間的聯(lián)系較為緊密，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、水力發(fā)電的互補發(fā)電系統(tǒng)可以科學(xué)地處理3種發(fā)電方式運作中存在的缺陷。例如，一個地域受到自然條件的影響，日照時長短，光伏發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率就得不到有效的保障，同時，風(fēng)力發(fā)電也不能達到其用電量要求。此時就可以充分發(fā)揮水力資源的功能，利用水力發(fā)電，解決風(fēng)力、光伏、電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題，充分滿足本地民用電需求，不對工業(yè)化生產(chǎn)及廣大群眾的正常生活造成影響。若該地區(qū)風(fēng)力資源較為豐富，則以風(fēng)力發(fā)電為主要發(fā)電技術(shù)，配合光伏發(fā)電和水力發(fā)電的作用，確?；パa發(fā)電系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。只有建立風(fēng)力、光伏與水力互補的發(fā)電系統(tǒng)，才可以推動可再生能源的融合利用，推動我國發(fā)電技術(shù)和生態(tài)環(huán)境治理能力提升，同時節(jié)約可再生能源，全方位貫徹落實節(jié)能減排政策[3]。風(fēng)力與光伏發(fā)電結(jié)合如圖4所示，風(fēng)力和水力發(fā)電結(jié)合如圖5所示。

圖4 風(fēng)力與光伏發(fā)電結(jié)合

圖5 風(fēng)力和水力發(fā)電結(jié)合

4 光伏發(fā)電與綠色發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合互補發(fā)電經(jīng)典案例

我國在黃河地區(qū)建成了可再生能源互補的發(fā)電系統(tǒng)，制定了適合該地區(qū)實際的組合發(fā)展戰(zhàn)略。依據(jù)黃河水力發(fā)電有關(guān)科研機構(gòu)數(shù)據(jù)信息材料的分析，黃河水力發(fā)電開發(fā)利用該地區(qū)豐富的水源和光照，組成了相輔相成的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托本地豐富的水源，把握光伏發(fā)電的原理，與水力發(fā)電工程緊密聯(lián)系，改善了光伏發(fā)電的不可靠性，最終成就了高品質(zhì)、平穩(wěn)、安全的水力、光伏發(fā)電互補系統(tǒng)，為該地區(qū)形成平穩(wěn)、充裕的電源，提高產(chǎn)電站的經(jīng)濟收益提供了方案。黃河區(qū)域水力、光伏發(fā)電互補系統(tǒng)融合光伏發(fā)電設(shè)計構(gòu)思和水力發(fā)電方案設(shè)計，對二者指標(biāo)值進行了科學(xué)研究，對比分析后，科學(xué)合理地更改了原分系統(tǒng)，最后創(chuàng)建了高度融洽的互補發(fā)電系統(tǒng)。建設(shè)緩和區(qū)域的互補發(fā)電系統(tǒng)可以促進生態(tài)資源互補，推動該地區(qū)自然生態(tài)的發(fā)展。黃河水力、光伏發(fā)電互補系統(tǒng)建成后，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理獲得顯著修復(fù)，地區(qū)風(fēng)力降低了50%，晴天水面蒸發(fā)降低了50%以上，完成了光伏發(fā)電廠建設(shè)推動生態(tài)環(huán)境保護建設(shè)的目標(biāo)，減少了沙塵對光伏發(fā)電量的損害[4]。

5 結(jié)語

本文依據(jù)現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電的發(fā)展，有效結(jié)合可再生能源，對風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電的指標(biāo)值展開了剖析。研究認(rèn)為光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電與水力發(fā)電緊密結(jié)合，可以保障可再生能源的有效運用，再以三者有效結(jié)合為基礎(chǔ)，完善風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和水力發(fā)電評價指標(biāo)體系。