使现有水电站成为吸纳风电的最有效载体

赵光天

（浙江永昌仪表有限公司，浙江天台 317200）

社会经济的发展和人口数量的不断增长，对能源的需求迅速增加，传统化石能源逐渐枯竭。我国是以煤炭资源为主的能源消耗大国，而煤炭的燃烧会排放大量CO2和SO2等物质，导致温室效应、酸雨、雾霾等严重的污染。因此，必须实现能源的可持续发展，降低能耗、节约能源、拓宽发展可再生能源已是当务之急。风能是发展最快的可再生能源，取之不尽，用之不竭，且无处不在，风电技术日趋成熟，发展风能这种绿色能源势在必行。

1 风电发展现状

根据气象资料统计，我国风能资源丰富，居世界前列，主要分布在东南沿海、东北、华北和西北地区，具有风力发电的基础。我国利用风能可以追溯到公元前，宋代风车的应用已经非常普遍。新中国建国初期，我国开始进行风力发电的开发利用，经过了探索试验、离网式风能发电、并网风能发电及当前的规模化发电这几个阶段。2005年以前，我国的风电发展还处在落后状态。近年我国政府对风能利用开始重视，出台一系列政策和措施，为风电发展提供了强大的政策支持。截至2012年，我国（不包括台湾地区）累计安装风电机组53 764 台，装机容量达75 324 MW，风电装机容量世界第一。但是我国的风电发展仍存在一些问题：①风电技术整体发展水平低下，风机制造技术落后，核心技术掌握在外资公司手中，关键设备仍需进口；②风电产业发展缓慢；③风电发展的政策环境不够稳定，地方政府和部门政策各自为政，缺乏协调性和可操作性；④缺乏适合风电发展的市场需求和竞争机制；⑤电网吸纳风电和输出容量的制约；⑥风能本身的间歇性、不稳定性和不可控性造成风电场所发的电为劣质电；⑦解决风电的并网问题，技术复杂且投资大。针对风电存在的上述问题，国外采用水电互补，加强调度；国内解决方法以提高风能功率预测的准确性，通过风（电）光（电）储（蓄电池）互补利用，并取得一定的成效。总体来看，国内外采用的方法还是先并网后使用，无法从根本上解决风电存在的诸多问题，造成风电场投资大，入网电价高，还需要政府补贴，由此，当前我国风电场装机量大，发电量少，弃风严重。据统计，2012年全国弃风损失超过200亿元。因此，改变思路，利用先进技术提高风能的有效利用率，降低风电成本，变劣质电为优质电是当前风电发展的一个重要课题。

2 水电发展现状

水电是最具规模发展的清洁可再生能源，也是我国能源的重要组成部分。随着我国经济的发展和技术的进步，水电也得到快速发展，2004年以后，我国水电装机容量持续居世界第一。

我国水资源世界第一，但区域分布不均，季节差距大。水资源主要集中在长江、黄河等大江大河，由于受气候的影响，汛期水力资源丰富，而枯水期相对很少，这就需要水库来调节，进而提高水力发电的稳定性，同时兼具防洪、灌溉和航运等功能。我国的水电发展起步于20世纪初，第一座石龙坝水电站在云南建成。上世纪50年代在浙江新安江建成第一座大型水电站（新安江水电站）。随着改革开放的逐步深入和水电技术的进步，相继建成了三峡、葛洲坝等多个世界闻名的大型水电站，取得了令人惊叹的成绩。2010年我国装机容量达到1.9亿千瓦，2020年发展目标是3亿千瓦。

同风电发展相似，水电发展在目前也出现了瓶颈期。水电建设面临了诸多问题，如土地、环保、移民等。由于上述问题的存在，水库扩容十分困难，水资源浪费严重，水电站利用率低。据统计，我国水电站年发电时间在2000~3000 h。如何提高水电站的利用率，优化水电站的运营模式，实现水电的可持续发展已迫在眉捷。

3 孤岛封闭运营模式

目前，风电和水电都遇到了发展瓶颈，为了解决风电本身的不均衡性和不连续供电，本文提出用水电站作为风能的储能装置，孤岛封闭运营，吸纳和储蓄风电。其孤岛封闭运营模式为：风电站、直流输电，变频电机、抽水机、上下水库（梯级电站的上下级电站）构成孤岛封闭运营。风电站所发的电不并网，全部通过直流输电技术、带动变频电机推动抽水机，将水电站下级水库（缓冲库或下级电站）的水提升至上水库（梯级电站的上级电站），将风能转变成水能，实现风电变水电。该运营模式无论从理论还是技术的角度，均是可行的。实现这个构想亟需解决以下问题：①政策措施的出台；②各部门之间的协调。建议先进行计算机数值模拟试验，再建设小型的孤岛封闭模式来验证该理论的可行性，以便大规模推广。

4 结 论

采用孤岛封闭运营模式有以下优点：①由于抽水装置对电源质量要求较低（相对于风电并网的电源质量），因此可以降低整个风电场的装备技术要求，减少风电场投资成本，同时增加了风力发电时间，有效解决弃风问题，降低了风电成本，提高了风能转换成电能的整体效率；②解决风电并网难题；③提高了电网的调峰能力；④采用孤岛运行模式扩大风能装机的总量；⑤加快风电产业发展进入良性循环期，达到商业化运营无需国家补贴。

采用孤岛封闭运营模式组建星罗棋布的大中小微的储能装置，以风力和水力两种绿色可再生能源做成局域网，微电网为组建强大的智能电网输送安全优质电源，为满足社会用电需求，并且大幅降低环境污染，为建设美丽中国做贡献。