探究风电、光伏发电与水力发电的结合设计

卫成刚

（华夏易能（南京）新能源有限公司 江苏南京 210049）

引言

为了最大限度地实现资源的合理利用，应该结合现代科学技术与可再生能源，逐步实现绿色发电系统的建设。基于风电、光伏发电与水力发电的独特优势，结合这三类资源，在科技的支持下逐步实现联合发电系统的构建。通过对风电、光伏发电与水力发电的基本概况的分析，本文对三者的结合进行综合的指标评价，致力于探究这三类可再生资源互补发电的策略。

1 风电、光伏发电与水力发电的结合概况分析

1.1 化石能源枯竭，国家鼓励利用光、风、水等可再生能源发电

我国社会在不断进步，同时，作为一个人口大国，资料消耗的速度和总量不可小觑，现阶段，随着化石能源的不断开发，这一能源已经逐渐面临枯竭。对于此类现状，国家高度重视，为了避免化石能源过度开发，国家提出合理利用可再生自然资源发电。协同光伏全产业链年产2500吨电子级多晶硅，年产800兆瓦太阳能电池、400兆瓦组件、1.2亿片硅片项目，已建388万千瓦光伏发电装机。为了实现全面协调资源，实现自然自然的合理配置，促进国家的可持续发展，我国现阶段已经大力开发了太阳能和风能等可再生资源，并且通过结合各自资源实现互补发电[1]。

1.2 建设风力发电、光伏发电和水力发电互补的发电系统

风、光和水三类作为可再生资源的代表，可以通过合理利用科学技术，使三者实现有效的结合。太阳能发电综合技术的实证试验基地选用了26种组件、21种逆变器、17种支架，展示了30种设计理念、15种新设备、30种新材料以及4种电池的储能技术。在对互补发电系统进行分析的过程中，可以适当借助分系统的指标进行科学的评价，建立健全相关的科学评估体系，实现科学的系统分析[2]。

2 风电、光伏发电与水力发电结合的评价

2.1 联合发电系统评价指标的可靠性

在对风电、光伏发电和水力发电进行结合之前，需要建立科学的系统评估指标，对三者的稳定性进行综合分析。根据已有的资料，可以得知现阶段的电力系统的发展现状较为乐观，比如部分发电系统工作效率较高，指标相对稳定，性能较好，而且发电的概率性指标占据较高优势。在掌握风、光、水三类可再生资源的发电优势基础上，进行电联发电系统的建设，构建符合实际情况的指标框架体系。同时，需要不断对电联的相关稳定性和可靠性指标进行关注，适当选取科学的数据信息进行定期分析，保证风、光、水联合发电的可靠性，建立科学的依据对其进行保障。

2.2 联合发电系统评价指标负荷匹配度

对于风电、光电和水电的联合发电而言，在技术支持下，必须注重负荷匹配度指标的分析，对于指标主要涉及的方面进行全面的分析，保证内容属实且可以与时俱进。首先，需要保证负荷指标科学有效，对于行业的先进水平进行科学的追踪交流。此外，需要注重对指标的调峰容量比进行科学的调整[3]。

3 风电、光伏发电与水力发电结合设计的策略

3.1 建设风光水互补发电系统

在结合风电、光伏发电与水力发电之前，需要建设科学的互补发电系统，实现风、光、水三类可再生资源的互补。建立这一互补发电系统，可以高度发挥科学的协作评估机制的效果，同时对各个分系统进行检测，保证系统运行的合理性。互补发电系统的运行特性评估机制已经逐渐成熟，对于互补程度的分析，首先是需要明确水电的“水光互补”，其次是在现阶段互联网背景下，高度利用互联网技术，实现“智能光伏+大数据应用”的互补，保证数据信息高度完善。此外，还有一些基地也在积极建设互补发电系统，比如“百兆瓦国家级太阳能发电实证基地”也在实现高度的互补创新。光伏产业园所在的海南州正在建设千万千瓦级新能源基地，规划光伏发电装机1200万千瓦致力于促进光伏行业的创新进步[4]。

3.2 借助分系统化的指标评价体系对互补系统的运行特性进行分析

在建立科学互补发电系统基础上，需要建设指标评价体系。对此，需要利用原有的分系统指标，按照实际的互补情况对指标进行调整，保证分系统指标与互补系统建设完成后的指标高度统一。在指标的分布原理上，需要降低功率预测误差，同时保证误差指标值的基础上，运用科学技术实现预测精度的考核。可以运用分系统指标累积概率曲线，实现精确的策略，保证可再生能源的输出功率均衡，促进互补系统指标的完善。

3.3 在不同时期借助调节备用资源为发电提供保障

根据已有的可再生资源发电经验，可以得知，实际上风电、光伏发电与水力发电三者之间存在许多差异，不仅是资源类型和发电数据指标的差异，还有时间的差异。可再生资源受地理位置和时间等因素的影响，彼此之间虽然有密切的联系，但也存在许多矛盾。例如，水力发电系统与风力发电系统在实现科学的结合过程中，如果某一地区风力发电系统工作效率不理想，但是水资源丰富，则可以适当引入水力发电系统。

如果某一时段内该地区的电厂所处区域的风力资源较为丰富，而光伏发电系统工作效率低下，则可以调整风光水互补发电系统，使风力发电系统优先发电，并且保证光伏发电系统与水力发电系统对其进行协调，为互补发电系统的正常运行提供保障。

4 光伏发电与其他绿色发电系统结合的互补发电实例分析

黄河区域高度运用了互补发电系统原理，制定了符合该区域实际的“组合拳”，根据黄河水电主导相关科研院所提供的信息资料分析，可知黄河水电利用该区域丰富的水资源，研发了水光互补发电系统。该系统基于当地丰富的水资源，在把握光伏发电的基本原理之后，将其与水力发电结合，转换光伏发电的为不稳定性，最终早就了优质、稳定、安全的水光互补发电系统，为当地带来了稳定充足的电源,提高电站的经济效益[5]。

黄河水光互补发电系统结合了光伏设计理念和水力发电的设计方案，对二者的指标进行分析研究，在对比分析的基础上，科学调整原有的分系统，最终建立了高度协调的互补发电系统。一般而言，143兆瓦的太阳能发电实证基地，由6个试验区和2个测试平台组成。148种光伏主流技术及产品在这里“同台竞技”。通过黄河互补发电系统的建设，可以促进自然资源的互补，促进该区域原生牧草的生长，同时利用当地优势鼓励大力发展畜牧业。黄河水光互补发电系统建设完成之后，该区域生态环境明显恢复，子阵区域风速降低50%、晴天天气下蒸发量降低50%以上，实现以光伏电站建设带动生态环境建设，降低风沙对光伏电站发电量造成的损失，实现了“双赢”[6]。

结语

本文基于当下风电、光伏发电与水力发电的发展现状，结合可再生资源的合理利用，对风电、光伏发电和水力发电三者进行指标分析。最后，本文指出结合光电、风电和水电，为可再生资源的合理应用提供保障，在提出三者之间的结合策略基础上，促进风力发电、光伏发电和水力发电等内容有关的评价体系的构建。