邵泰衡 麻常辉 王坦坦 万德超

摘 要：我国电力生产增长主要由煤炭供应，由于煤炭燃烧导致严重的环境问题，所以使用可替代的能源已经成为我国能源政策的重要组成部分。研究表明，风能和太阳能发电相结合，将大大减少电能的生产过剩，同时增加电力系统的容量。高达70%的VRE（Variable Renewable Energy sources，VRE）中有20%-30%光伏形式（Photovoltaic，PV）的太阳能发电，当电力系统具有适度储能要求时，可以将其产生的电能存储到电力系统，从而提高能源利用效率。

关键词：风能；太阳能；风光互补发电

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.12.143

1 引言

随着新能源发电技术的不断发展，当前最具发展前景的是风能和太阳能互补发电。研究表明，将光伏发电作为风能发电的补充是有利的且满足灵活性要求。使风光互补发电成本处于较低水平，最大限度地减少时间段内的过量供应，降低常规能源的年发电量是本文研究的主要内容。风光互补发电系统示意图如图1所示。

2 构建剩余负荷的情景

本章描述了用于构建剩余负荷的方法。首先，我们介绍用于驱动生成模式的数据集，然后估计可用资源潜力。

2.1 剩余负荷

我们考虑的是剩余负荷，它被定义为需求减去风光互补的发电量。根据可再生能源的百分比（见公式（1））和可再生能源中光伏的百分比（见公式（2））来计算剩余负荷。

其中是每小时平均输出功率，它等于时间t内的发电量，D是年度电能需求量。

2.2 区域内的风能和光伏发电潜力

由于每个地区的潜力有限，计算必须迭代进行。第一次所有代都按照因子（3）式分配。该过程迭代执行，直到该场景所需的所有发电都被放置在区域中；对区域光伏潜力应用相同的方法。

3 容量信用

容量信用作为可再生能源积极作用的衡量标准，必须仔细考虑。较高的容量信用对电力系统成本有积极影响。例如一个系统，其电能供应完全由风电产生，将具有约250GW的容量信用。考虑到风能和光伏并用时，只有50%可再生能源发电系统的容量可以达到同样的额度，这表明当实现高容量信用时，风能和光伏发电的组合很重要，可得出以下结论：

（1）较低的VRE渗透值（较低的）以及较高的PV百分比（较高的）对系统有利。这可以通过光伏发电与中午减少峰值负荷减少的相关性来解释。

（2）该情况随着系统中VRE的百分比变化而变化。剩下的高峰期不再是中午，而是在光伏发电低且需求上涨的傍晚。

4 存储要求

我们分析的重要标准是所需的存储容量。 假设无损存储，所需存储容量的结果可通过损失系数进行缩放。每个时间步长的储存水平可用一年中每小时的剩余负荷来表示：

当VRE超过100%时，（剩余负荷）的平均值低于零，这导致存储水平呈现上升趋势。当的平均值为正时，存储水平呈现下降趋势。因此，我们修改方法并通过以下公式制定所需的储存库容量：

从VRE中完全集成所有能源可能效率不高，因此我们允许5%的风能或光伏发电被削减（或用于其他用途），我们认为这种情况是比较现实的。

5 结论

风光互补发电最优组合取决于其装机组合的份额。最佳的存储方案是系统几乎完全由太阳能供电，这可以用风的强劲季节性影响来解释。关于容量信用和剩余负荷，PV的最佳份额仅为20%。因此给系统规划者提供一个建议：如果系统中有热能供电，那么一个主要由风力发电系统提供约20%～30%的光伏发电是最好的解决方案。

参考文献：

[1]刘山凤，龙江，方韬.风光互补新能源成新趋势[J].电气技术，2014（12）.

[2]卢洪锋，徐大平，吕跃刚，杨锡运.交流励磁风力发电系统的控制策略与仿真研究[J].太阳能学报，2013（10）.

[3]揭婷，段善旭，劉邦银，史晏君.风光互补发电系统的能量管理研究[J].变频器世界，2009（09）.

[4]殷志刚.太阳能光伏发电材料的发展现状[J].可再生能源，2012（05）.

[5]宋婷.后备式光伏发电系统的研究与设计[J].电力电子技术，2011（01）.

[6]王红芳，王志勇，王霁雪，易跃春，赵建春.风电场风能资源评估几个关键问题分析[J].水力发电，2012（02）.

[7]李春来.太阳能与风能发电并网技术[M].中国水利水电出版社，2011.

[8]李德孚.我国离网型风力发电行业发展现状[J].可再生能源，2010（03）.