风光互补发电技术在新疆的应用及展望

巴丽合亚 陈 华

(新疆大学电气工程学院，乌鲁木齐 830047)

新型能源风能和太阳能具有使用清洁、应用广泛且用之不竭的特点，但其也存在一些弊端，如稳定性较差及受天气影响较大等。规模化利用风能及太阳能等二次可再生能源是解决环境问题和能源危机的有效措施之一。目前研发者们提出风能和太阳能在时间和地域上存在天然的互补性(在白天或夏季，太阳能大风能小；晚上或冬季秋季，风能大太阳能小)，若将这两种新能源有效地结合利用，可弥补风力发电和太阳能光伏独立发电系统各自在资源利用上的缺陷，即可实现供电的稳定性和可靠性，降低发电成本。我国西北地区是风能和太阳能资源较丰富的地区，风光互补供电系统是其未来独立供电的主要方式。笔者介绍了风光互补发电在新疆的应用现状，并指出其未来的发展前景。

1 新疆风能、太阳能资源分布①

我国三分之二以上国土的年日照时间大于2 200h，年辐射总量大于5 900MJ/m2。根据我国各省市接收太阳辐射的不同，可大致分为5类地区：一类地区全年日照时间为3 200～3 500h，主要有青藏高原、甘肃北部及新疆南部等地区；二类地区全年日照时间为3 000～3 200h，主要有河北北部、山西北部及内蒙古南部等地区；三类地区全年日照时间为2 000～3 000h，主要有山东、河南东部、新疆北部、吉林、辽宁及云南等地区；四类地区全年日照时间为1 400～2 200h，主要有福建、浙江及广东等春季多雨地区；五类地区全年日照时间为1 000～1 400h，主要有四川和贵州省。

我国可开发利用的地面风能资源为10亿kW，若扩展到50～60m以上的高空，可开发利用的风能资源为20～25亿kW，主要代表地区有西北地区、内蒙古高原地区和东南沿海地区。风能相比常规能源具有开发成本较低、安全和无污染的优点。

1.1 新疆风能的分布及开发

阿拉山口是新疆风能资源最丰富地区，高达500W/m2；大阪城谷地风能资源达370W/m2，是全疆第二；北疆北部、西部、东部、准格尔盆地、塔里木盆地、高山和高原地区的风能资源为50～100W/m2。新疆的风能资源开发起步比较早，1989年新疆首次建立了第一个风电场——大阪城风电场，也是中国第一座风电厂。经过近二十几年的发展，新疆到目前为止已有九大风区，其中五大风区是中国风能资源大区。根据有关报道，预计到2016年阿拉山口的风电开发将达100万kW的规模，届时阿拉山口将成为新疆新的风能基地。

1.2 新疆太阳能的分布及开发

新疆四面环山，属于干旱地区，其中70%为荒漠，云雨量少，大气透明度好，晴天多，太阳能资源丰富，全年日照时间为2 500～3 500h，日照百分率为60%～80%，年辐射总量达5 430～6 670MJ/m2，年辐射照度总量比我国同纬度地区高10%～15%，比长江中下游地区高15%～25%。新疆太阳能资源利用区划系统和分区特征见表1，东疆和南疆东部是太阳能辐射最高的一带。

表1 新疆太阳能资源利用区划系统及分区特征

《可再生能源发展十二五规划》提出到2015年太阳能将全面代替常规化石燃料，太阳能发电装机量达到2 100万kW，其中光伏电站占45%，太阳能热发电占5%，并网和离网分布式发电量占45%；到2020年太阳能发电量装机达到5 000万kW。在“十二五”规划期间，新疆重点发展大型荒漠光伏发电，加快其规模化。

2 风光互补发电在新疆的应用现状

风光互补发电在新疆有近十年的发展历史，随着人们生活水平的提高，电器设备的使用数量急速增大，为了确保用户正常不间断用电，风光互补发电系统的应用越来越广泛，主要应用领域有日用产品风光互补(路灯及充电电源等)、建筑行业风光互补(光伏一体化建筑BIPV)及沙漠治理等方面。

风光互补路灯采用了风光互补技术，无论有无风或有无光都可通过风能机或光伏单独或同时发电，从而满足用户的用电需求。风光互补路灯具有节能环保的优点，如果全省10%的路灯采用风光互补发电，每年可省电7亿kW，减少二氧化碳、二氧化硫和烟尘排放量分别为768 000、5 600、2 100t。2010～2012年风光互补路灯成功应用在新疆吐鲁番机场，新源县建成了首个国际先进风光互补路灯系统，提升了城市品位，提高了市民的节能环保意识。

当前移动和电信通信基站典型的供电方式有市电供电系统、独立的风能供电、独立的太阳能供电和风光互补供电系统。新疆伊犁观景台基站由于太阳能供电不稳定，致使该基站频繁断站，为了有效地降低断站率，2009年8月伊犁电信采用风光互补电信通信基站，实现了稳定供电，使该基站的断站率从25%(取2008年冬季平均指标)下降到3%(取2009年冬季平均指标)，有效地改善了观景台基站的断站情况。

随着科技的不断进步和政府的大力提倡，一系列激励政策的出台都将为风光互补发电的发展和应用提供强大动力保证。特变电工新能源公司在国家“十二五”规划期间大力推进光伏荒漠电站和分布式电站的应用，建设了我国首座国家级风光互补发电示范站——吐鲁番100MW级风光互补发电示范站，并于2013年12月19日成功并网发电，电站总装机容量为100MW，全年发电量为16 477万kW·h。除此之外，阿克塞30MW风光互补光伏发电项目于2013年2月24日经省发改委复函开展前期工作，现已完成可研、水保及环评等工作，该项目将有效弥补该县风电场冬季枯风期的无风发电缺陷，对于维护和保持电网稳定具有重大意义。

3 结论与展望

新疆风能和太阳能资源丰富，风光互补发电技术推动了可再生能源的多元化、规模化和产业化发展。我国风光互补发电技术相对其他发电技术的优势是在不超过临界点的情况下，规模大、经济性好、成本低且发电稳定性高。按照“十二五”规划目标，预计到2015年我国并网风电装机容量将达到1亿kW，太阳能发电将达到2 100万kW，风及光等新能源发电在中国能源构成中所占比重将不断增长。

目前新疆各类新能源利用率相对较低，如果合理采用太阳能及风能等构成多种能源的互补的供电系统，可实现电、热、冷联供。风光互补发电系统与其他常规电站联合发电，我国目前已成功完成了多个新能源结合的发电方式，其中青海省已经成功利用水、太阳能和风能建设了新能源发电基地。除此之外，还有对生物质能、风能及太阳能等可再生能源进行多能源互补技术。

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