海南岛并网风光互补电站发电性能分析*

张虎润，陈启华，陈思铭，陈树拳

（1.海南天能电力有限公司，海口570125；2.海南绿色能源与环境工程技术研究院，海口570125；3.顺德中山大学太阳能研究院，佛山528300；4.江苏省光伏科学与工程协同创新中心，常州213000.）

海南岛并网风光互补电站发电性能分析*

张虎润1，2，陈启华1，2，陈思铭3，4，陈树拳3，4

（1.海南天能电力有限公司，海口570125；2.海南绿色能源与环境工程技术研究院，海口570125；3.顺德中山大学太阳能研究院，佛山528300；4.江苏省光伏科学与工程协同创新中心，常州213000.）

分析了一个位于海南岛的26MW大型并网风光互补电站的发电性能，其中光伏发电系统装机容量为20MW，年总发电量为2563.1万kWh，年总利用小时数为1281.5h；风力发电系统装机容量为6 MW，年总发电量为1154.3万kWh，年总利用小时数为1923.8h。电站每年输出绿色能源约3800万kWh，与相同发电量的火电站相比，对改善区域环境质量有重要作用。

海南；并网风光互补电站；发电性能

0　前言

随着光伏技术的发展，近年来国内外光伏电站开发建设发展迅猛，光伏发电装机容量日益增大。2014年，全球光伏市场的新增装机容量再创新高，达到47GW，全球累计装机容量已达188.8GW［1］。截至2015年9月底，中国光伏发电装机容量达到37.95 GW，2015年前三季度新增光伏发电装机容量9.9GW，其中，新增光伏电站装机容量8.32GW，分布式光伏1.58GW［2］。

中国风电产业发展势头良好，2014年新增风电装机量刷新历史记录。据统计，全国（除台湾地区外）新增安装风电机组13121台，新增装机容量23.1GW，同比增长44.2%；累计安装风电机组76241台，累计装机容量114.6GW，同比增长25.4%［3］。

并网光伏电站应用广泛，可在地面、屋顶、山地、水上等地方安装建设，作为可再生能源并且太阳辐照资源分布广泛，光伏发电适合与其他能源结合应用，如风力发电、光热发电等。相比光伏或者风能独立供电系统，光伏与风能互补混合供电系统更为经济、可靠，能很好地适应环境的变化［4］。海南岛的沿海地带，风力资源优越,环境因子限制小，具有较高风能规模开发潜力［5］。本文就位于海南岛北部一个典型的大型并网风光互补电站的发电数据进行分析。

1　电站介绍

本电站所在地区属于热带海洋性季风气候，主要特点是常年平均气温高，日照时数较多，热量丰富，四季不明显，雨量较充沛，旱季与雨季分明，终年无霜。据统计，年均气温为24.2℃，年均降雨量为163mm，年均风速3.5m/s。项目所在地的平均年总辐射在5800~6680MJ/m2之间，根据我国太阳能资源区划标准，属于II类区。其太阳资源、风力资源比较丰富，具有一定的开发潜力。

项目占地面积420亩，总装机容量26MW，其中光伏发电系统装机容量20MW，风力发电系统装机容量6MW。电站综合利用现有场地和输送电设备安装6MW风力发电机组，实现风光互补，成为风光互补发电示范项目，如图1所示。

图1　海南岛并网风光互补电站

2　发电性能分析

图2为2014年每月辐照量与光伏发电量。夏季辐照量高，7月辐照量最高达到660MJ/m2；冬季辐照量低，12月最低为208MJ/m2。其中，6月比5月、7月辐照量低，主要是因为朝南全年最佳倾角面上的辐照量在6月夏至日附近时间段较低。光伏发电量受太阳辐照影响很大，发电量大小趋势与辐照基本一致。实际发电量比可行性研究报告发电量（简称“可研发电量”）较小，因为可行性研究报告计算的发电量一般用项目地以往年均辐照数据计算得到，光伏电站投入实际运行时的辐照量与往年辐照数据有所区别，因而两者会存在一定的差异。光伏年总发电量为2563.1万kWh，年总利用小时数为1281.5h。

图2　太阳辐照量与光伏发电量

电站的厂用电主要指电厂逆变器、升压变压器和电厂生活用电等耗电，每月的厂用电率以及综合发电能力如图3所示，厂用电率基本在2%~5%。综合发电能力指的是单位辐照量（1MJ/m2）下系统的上网电量（kWh），它是衡量光伏发电系统性能的重要指标。

图3　厂用电率与综合发电能力

图4为2014年10月~2015年9月平均风速与风力发电量。冬季风速高，12月平均风速最高，达到6.12m/s，风力发电量为180.4万kWh；夏季风速低，8月最低为3.66m/s，风力发电量为43.5万kWh。每月风力发电量与平均风速呈现正相关，风力年总发电量为1154.3万kWh，年总利用小时数为1923.8h，相比光伏发电年总利用小时数高出约638h。光伏与风力发电每月利用小时数如图5所示，其中在12月份，风力利用小时数最高达到300h，光伏利用小时数最低为50.6h。

图4　风速与风力发电量

图5　光伏与风力发电每月利用小时数

总体而言，受太阳辐照与风力影响，本并网风光互补电站的光伏发电量夏季比冬季高，风力发电量冬季比夏季高，两者刚好形成互补。图6为光伏与风力

图6　光伏与风力上网电量与节约标准煤

每月发电上网电量以及其相当于节约标准煤的重量。

电站每年输出绿色能源约3800万kWh，相比传统火电站每年可以节约标煤13262吨，相应每年可减少多种大气污染物的排放，其中减少二氧化碳(CO2)排放32680吨、二氧化硫(SO2)排放1140吨，同时可以减少大量粉尘的排放，将显著地改善区域环境质量。

3　结论

对于20MW（光伏）+6MW（风力）大型并网风光互补电站，光伏年总发电量为2563.1万kWh，年总利用小时数为1281.5h；风力发电年总发电量为1154.3万kWh，年总利用小时数为1923.8h。光伏发电量夏季比冬季高，风力发电量冬季比夏季高，两者形成良好的互补作用。电站每年能够输出约3800万kWh绿能电力，有利于显著地改善区域环境质量。风光互补电站的建设应根据区域气候特点，因地制宜，才能更好的利用太阳辐照、风力可再生能源。

［1］全球新能源发展报告2015［R］.第九届中国新能源高峰论坛，北京：汉能控股集团与全国工商联新能源商，2015.

［2］2015年1-9月光伏发电建设信息简况［EB/OL］.(2015-10-20). http://www.nea.gov.cn/2015-10/20/c_134732263.htm.

［3］2014年中国风电装机容量统计［R］.中国可再生能源学会风能专业委员会，2014.

［4］杨琦，张建华等.风光互补混合供电系统多目标优化设计［J］.电力系统自动化：2009（17）:86-90.

［5］李柯，何凡能，席建超.中国陆地风能资源开发潜力区域分析［J］.资源科学：2010（09）:1672-1678.

张虎润（1968-），男，高级工程师，本科，从事太阳能光伏发电技术工作；陈启华（1962-），男，高级工程师，理学博士，从事太阳能光伏发电技术工作；陈思铭（1987-），女，硕士，从事太阳能光伏技术工作；陈树拳（1988-），男，硕士，从事太阳能光伏技术工作。

海南重大科技项目“太阳能光伏产业关键技术合作研究与示范”（ZDZX2013001）；广东省产学研项目“并网光伏电站发电性能评价体系研究与检验检测服务平台建设”（2013B090500026）；广东省自然科学基金项目“珠三角地区工业厂房光伏节能系统建模、设计与应用关键问题研究”（2015A030310522）