風(fēng)光水互補(bǔ)一體化發(fā)展方向

風(fēng)光水互補(bǔ)一體化發(fā)展方向摘要：為了能夠科學(xué)調(diào)整國家的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，大規(guī)模發(fā)展可再生能源，探討風(fēng)電、水電、光電能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化轉(zhuǎn)型。本篇文章結(jié)合低碳能源發(fā)展的新趨勢(shì)，研究了風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電的必要性，采用風(fēng)力和光伏并網(wǎng)式的發(fā)電方式，可為儲(chǔ)能提供必要支撐。關(guān)鍵詞:可再生能源；風(fēng)電；光伏發(fā)電；水蓄能；互補(bǔ)發(fā)電引言：能源和環(huán)境保護(hù)是人們生存發(fā)展急需破解的難題，傳統(tǒng)煤炭石油天然氣的化石能源儲(chǔ)存量偏少，儲(chǔ)存隨著時(shí)間的增長而日益減少，而且?guī)砹烁鼮閲?yán)重的環(huán)境污染。伴隨當(dāng)前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，社會(huì)企業(yè)和公眾，對(duì)于化石能源需求量更大，但是化石燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的污染氣體，可再生能源成為了一種新能源。使用的水能、風(fēng)能、太陽能，可以持續(xù)不斷地利用，使用時(shí)對(duì)外界環(huán)境污染比較小，是未來人類最重要的能源。一、風(fēng)光可再生能源的發(fā)電前景（一） 風(fēng)能的發(fā)電前景風(fēng)力發(fā)電往往是使用小型的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備與大型電力網(wǎng)絡(luò)并網(wǎng)，而且風(fēng)力電能流轉(zhuǎn)到電網(wǎng)中，風(fēng)力發(fā)電也是一種成熟發(fā)電方式，可以大規(guī)模開發(fā)利用風(fēng)能。風(fēng)能清潔無污染，而且不會(huì)枯竭，風(fēng)力發(fā)電設(shè)施安裝比較靈活，安裝時(shí)間短。到目前為止，我國已經(jīng)成為了全球排行第二的風(fēng)力發(fā)電風(fēng)電容量，在國內(nèi)東北、華北和東南沿海地區(qū)都有大規(guī)模開發(fā)建設(shè)，國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電站是實(shí)現(xiàn)集中連片式地開發(fā)建設(shè)，能夠開發(fā)出百萬千瓦的風(fēng)電基地。隨著國內(nèi)風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電規(guī)模擴(kuò)大，風(fēng)電設(shè)施運(yùn)行成本接近了常規(guī)性能源，而且在未來一段時(shí)間內(nèi)，會(huì)保持著快速增長發(fā)展態(tài)勢(shì)⑴（二） 光伏發(fā)電的前景光伏發(fā)電中是利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能，光發(fā)電有許多優(yōu)點(diǎn)，主要是在發(fā)電時(shí)沒有噪音，沒有污染，而且沒有原材料消耗，能量隨處可以獲得，發(fā)電設(shè)施比較簡單，容易運(yùn)營維護(hù)。光伏發(fā)電在最初被當(dāng)成一類分散能源來使用，但是近些年隨著規(guī)模擴(kuò)大，出現(xiàn)了離并網(wǎng)化，而且光伏發(fā)電規(guī)模在逐漸提升。我國擁有太陽能資源豐富，每年日照強(qiáng)度達(dá)到6X109千兆每平方米，但是當(dāng)前國內(nèi)的光伏發(fā)電總體還處于起步階段，整體發(fā)電成本比較高。國內(nèi)光伏發(fā)電所產(chǎn)生電能與常規(guī)煤炭資源發(fā)電量不能夠相比，如果太陽能發(fā)電設(shè)施成本降下來，那么就會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。到2021年，我國太陽能并網(wǎng)光伏電站總電能會(huì)達(dá)到20萬千瓦，光伏發(fā)電產(chǎn)生電能是可以再生利用能源，太陽能也是取之不盡的，在社會(huì)上大力推廣發(fā)展光伏發(fā)電，并大規(guī)模使用太陽能光板，能夠逐步緩解社會(huì)上煤炭資源消耗，減少化石燃料燃燒帶來的環(huán)境污染，光伏發(fā)電規(guī)模擴(kuò)大，就會(huì)替代過去傳統(tǒng)的化石燃料，還可以發(fā)揮出巨大環(huán)境效能⑵。（三）風(fēng)能和光伏發(fā)電的問題分析大規(guī)模開發(fā)，占地面積較大太陽光輻射在地面上最大功率會(huì)小于1000瓦每平方米。能量匯小于8瓦每平方。太陽能轉(zhuǎn)換為電能，也會(huì)出現(xiàn)損耗能量的問題，在每平方米，有效功率約為100瓦，而全年發(fā)電量為230千瓦每小時(shí)。風(fēng)電單機(jī)設(shè)備容量小，陸地風(fēng)電場(chǎng)大多數(shù)風(fēng)機(jī)單機(jī)容量為1.2?2兆瓦，風(fēng)機(jī)間距大，因此大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電和光伏電站是占有大量的面積［3］。供電的不連續(xù)性和不穩(wěn)定性太能和風(fēng)能發(fā)電會(huì)受到外界風(fēng)力、云層厚度、晝夜開關(guān)變化等因素的影響，因此發(fā)電也具有間歇性、隨機(jī)性的特征，隨著國內(nèi)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、光發(fā)電和太陽能供電比例在不斷擴(kuò)大，供電具有階段性和不穩(wěn)定性，給供電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行帶來比較大的影響。通過對(duì)美國電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行估計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)非水再生的能源發(fā)電量占比達(dá)到23%，要通過一定煤電來調(diào)節(jié)。當(dāng)比例達(dá)到35%，需要更大量的煤電來參與調(diào)峰。電量儲(chǔ)存的問題對(duì)于小型離網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電和光伏電系統(tǒng)，為了保證電力持續(xù)穩(wěn)健的供電，還需要配備足額電力儲(chǔ)能設(shè)備，比如各類型化學(xué)蓄電池設(shè)備、化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)施，但設(shè)備應(yīng)用也受到一些限制，不能夠?yàn)榇笾行惋L(fēng)電光伏發(fā)電系統(tǒng)提供支持。相比常規(guī)的水電站出水，蓄能電站技術(shù)相對(duì)比較成熟，要有相應(yīng)樁基規(guī)模及調(diào)節(jié)擴(kuò)容的措施，可為風(fēng)電和光伏發(fā)電提供一定支撐。并網(wǎng)問題光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)是未來新能源發(fā)展新趨勢(shì)，社會(huì)企業(yè)也建設(shè)大規(guī)模的風(fēng)光發(fā)電設(shè)施，過去風(fēng)力發(fā)電光能發(fā)電都有不連續(xù)性，而且供電的比重也會(huì)逐步上升，電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻壓力增大，這就給電力系統(tǒng)穩(wěn)健運(yùn)行帶來巨大挑戰(zhàn)。目前國內(nèi)風(fēng)-光發(fā)電設(shè)施的建設(shè)規(guī)模日益提升，電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)相對(duì)偏后，就會(huì)出現(xiàn)電場(chǎng)不能夠全額型發(fā)電或者并網(wǎng)運(yùn)行[4]三、風(fēng)-光-水協(xié)調(diào)發(fā)展互補(bǔ)優(yōu)化（一） 風(fēng)光水互補(bǔ)發(fā)電通過系統(tǒng)優(yōu)化可以做到風(fēng)-光-水立體化的發(fā)電融合，即在某一發(fā)電方式欠缺不足時(shí)，由其他發(fā)電方式來補(bǔ)充。風(fēng)-光-水發(fā)電之也存在著一定天然互補(bǔ)聯(lián)系，在時(shí)間維度上，白天太陽光強(qiáng)、夜間風(fēng)大，在夏天，陽光照射強(qiáng)度大，風(fēng)力偏弱。從國內(nèi)不同省份，風(fēng)能分布狀況分析如下，在西部地區(qū)如青海、西藏地區(qū)有著充足的太陽光照射，但是風(fēng)能資源偏弱，在甘肅地區(qū)風(fēng)能資源儲(chǔ)備量大，在國內(nèi)華北、東北的地區(qū)風(fēng)力資源多，在冬季、春季，風(fēng)儲(chǔ)能量大。然而夏季和秋季的風(fēng)力偏小，但是在夏季、秋季，水能資源相對(duì)豐富，這樣就形成了風(fēng)能和水能之間的互補(bǔ)，構(gòu)建起一個(gè)風(fēng)光水循環(huán)系統(tǒng)，為其提供了必要自然條件。（二） 水電站開發(fā)的新目標(biāo)，對(duì)大型風(fēng)光發(fā)電的調(diào)節(jié)支撐風(fēng)能發(fā)電、光發(fā)電與水利發(fā)電相協(xié)調(diào)，可大規(guī)模地使用，但使用起來也有一定的缺點(diǎn)，水力發(fā)電站就是在大型河流位置上建設(shè)水利工程，但是目前國內(nèi)水利工程建設(shè)會(huì)影響到周邊的生態(tài)環(huán)境。在風(fēng)光電站建設(shè)初期要尋找標(biāo)準(zhǔn)支撐。在發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，有一個(gè)對(duì)等水力發(fā)電系統(tǒng)，水電站發(fā)電目標(biāo)與傳統(tǒng)火電站發(fā)展發(fā)電目標(biāo)不一樣，水力發(fā)電成為了風(fēng)-光能源發(fā)電的重要補(bǔ)充組成，它也成為了為新能源提供效益必備基礎(chǔ)條件，而且新能源環(huán)境效益成為了水力發(fā)電的重要發(fā)展目的[5]我國有著豐富的水資源，也要給國內(nèi)風(fēng)電-光伏發(fā)電提供了條件支撐，國家政府統(tǒng)籌不同地區(qū)的資源，在青海內(nèi)，就形成了水電和光伏發(fā)電的互補(bǔ)，將水電站建設(shè)與黃河裝機(jī)容量達(dá)到了1100萬千瓦，而且太陽光能資源比較豐富，有著大片荒漠化土地。甘肅風(fēng)電資源豐富，在河西走廊建設(shè)風(fēng)電設(shè)施，打造路上的三峽工程，將其作為新能源開發(fā)的重要發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，在甘肅、青海等省份建立風(fēng)-光-水的能源基地。四、結(jié)束語國內(nèi)水利發(fā)電、光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電，三種發(fā)電方式相互并行運(yùn)行，能夠集成不同發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，形成了一體化的多能互補(bǔ)能源開發(fā)新模式，調(diào)整國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電，與傳統(tǒng)的水利發(fā)電，與之稱形成了水電與光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電的互補(bǔ)，也為風(fēng)-光并網(wǎng)發(fā)電儲(chǔ)能，提供了強(qiáng)有力的保障支持。水電本身也是可再生的，也是對(duì)非水可再生清潔能源的有效支撐，能夠突出展現(xiàn)出雙重的綠色可再生的效應(yīng)，也是一類重要生態(tài)能源。抽水蓄能電站在平衡非水可再生能源的供電穩(wěn)定方面，有著更好的儲(chǔ)能效果，而且是新能源發(fā)展的一個(gè)新方向。參考文獻(xiàn)：常瑞莉.風(fēng)光水儲(chǔ)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)容量優(yōu)化配置研究[D].西安理工大學(xué),2020.胡偉，戚宇辰,張鴻軒，等.風(fēng)光水多能源電力系統(tǒng)互補(bǔ)智能優(yōu)化運(yùn)行策略[J].發(fā)電技