王 凯

新疆风电工程设计咨询有限责任公司 乌鲁木齐 830063

新疆风光储互补发电前景展望

王 凯

新疆风电工程设计咨询有限责任公司 乌鲁木齐 830063

相比火电电量供给稳定的特点，风、光独立运行系统难以提供连续稳定的电力输出，影响电力系统的安全稳定运行。风光储互补并网发电在缓解电网压力、电力调峰，以及节约传统能源等方面起到重要作用，具有经济和社会价值。分析了新疆发展风光储互补发电的可行性，并对其前景进行了展望。

风光储互补发电； 综述； 展望

1 课题背景

近年来，随着国内百兆瓦级风电场和光伏电站的建设，风力发电和光伏发电规模不断增大。新能源的优点是清洁环保，但存在发电波动性、随机性、间歇性等缺点，风、光独立运行系统难以提供连续稳定的电力输出，会影响到电力系统的安全稳定运行，不如火电电量供给稳定。出于电网安全的考虑，部分风电场、光伏电站出现“弃风”“弃光”现象[1]。

如果将现在比较成熟的风力发电和太阳能发电结合起来，加以一定容量的储能装置，成为风光储联合发电系统，那么就可以充分利用风、光在时间和地域上的天然互补性。储能系统通过对电能的存储和释放，可以改善风光互补发电系统的功率输出特性，对风、光单独运行带来的不利影响进行缓解，提高电网安全性，进而提高电网接纳风、光新能源发电的能力[2]。

新疆具有丰富的太阳能、风能资源，其中风能资源总储量达890GW，居全国第二位。九大风区(乌鲁木齐达坂城风区、阿拉山口风区、十三间房风区、吐鲁番小草湖风区、额尔齐斯河河谷风区、塔城老风口风区、三塘湖—淖毛湖风区、哈密东南部风区和罗布泊风区)风能品质好，风频分布比较合理，破坏性强风很少，具备建设大型风电场的资源条件。太阳能资源全疆日照6h以上的有 250～ 325天，年总日照达2550～3500h，年辐射平均值居全国第二位，开发潜力巨大。同时，新疆戈壁荒漠分布较广，地势平缓开阔，非常适宜建场。

针对新疆优越的资源条件，以及风光储互补发电的适用性，笔者分析新疆发展风光互补发电的广阔前景。

2 新疆风能和太阳能资源

2.1 新疆风能资源分布及开发

新疆风能资源总储量为890GW，风能资源蕴藏量极为丰富，是全国风能资源最丰富的省区之一。年平均风功率密度大于150W/m2的九大风区面积总和约为7.78万km2，技术开发量120GW。九大风区多处于戈壁上，地形平坦，可开发面积大，建场条件优越。

在国家新能源政策的激励下，新疆凭借自然条件优势快速发展风力发电。2011年全疆建成投运风电装机容量1.361GW，占总装机容量的 6.96%。2014年全疆已投运风电装机容量8.033GW，占总装机容量的14.62%。

2.2 新疆太阳能资源分布及开发

新疆太阳能资源丰富，年日照时间较长，日照百分率为60%～80%，全疆日照 6h 以上的有 250～325天，新疆水平表面年太阳辐射总量为5000～6500MJ/m2，年平均值为 5800MJ/m2，年总辐射量比同纬度地区高10%～15%。太阳辐射峰值出现在东疆和南疆东部一带，最低值出现在博尔塔拉、阿尔泰和天山北麓部分地区，年总辐照度的区域分布大致是由东南向西北不均匀递减。东南部年太阳总辐射量在 5800MJ/m2以上，西北部约 5200MJ/m2。

新疆全年平均日照达 2550～3500h。全疆的年日照时数均为自东向西减少。年平均日照东部地区在 3100h 以上，西部地区为 2500～2900h。新疆太阳能资源主要分布于五大区域(天山南麓、天山北麓、东疆东部、北疆中部、北疆北部)，依据太阳辐射量分为四个资源带。

新疆凭借自然条件优势及政策刺激，光伏发电快速发展。2011年全疆建成投运的光伏装机容量达40MW，占总装机容量的0.1%。2014年全疆已投运的光伏装机容量为 3.261GW，占总装机容量的5.94%。

3 风光互补发电系统的适用性

3.1 资源互补性评价

太阳能、风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风力较小；晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风力加大。在夏季，太阳光强度大而风小；在冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，可见风光互补发电系统是一个较好的独立电源系统[3-5]。

3.2 技术可行性评价

并网光伏发电系统利用光电板将太阳能转换为电能，通过逆变器、控制器将电能输送至电网。并网风力发电系统利用风力发电机将风能转换为电能，通过控制器将电能输送至电网。

风电和光电系统都存在由于资源的不确定性而带来的发电波动、不连续等缺点，大规模的风力、光伏发电不利于电网的安全运行[6-7]。

风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统各自的缺陷，在技术应用中可以通过储能环节使独立的风电、光电系统得到合理整合。风光互补发电系统可以根据电网的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证发电系统的供电可靠性，又可降低发电系统的制造成本。

由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。

因此，从技术评价来看，风光储互补发电系统是一种合理的供电方式[8-11]。

4 新疆发展风光储发电的前景分析

4.1 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，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、移动通信风光互补供电基站等。

科技的不断进步、政府的大力提倡，以及一系列激励政策的出台，都为风光互补发电的发展和应用提供了强大的动力保证。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。

4.2 新疆电网外送电规划

2010年11月，新疆750kV电网与西北电网联网第一通道建成投运，新疆丰富的电力资源首次送入内地。2013年6月，新疆与西北电网联网第二通道建成投运，疆电外送能力提升到了2GW。2014年1月27日，新疆首条特高压疆电外送 ±800kV 哈密南—郑州直流输电工程正式投运。随着特高压疆电外送工程的全面建设，新疆正在逐步由中国能源领域的替补变为主力，成为一个新的国家能源资源陆上大通道。2014年疆电外送输出电量累计达到 306.9861 亿kWh，其中火电达到 271.2975 亿kWh，相当于外送标煤938.6万t，有效缓解了疆内铁路的输送瓶颈。同时，外送风电35.6886 亿kWh，使新能源企业增加收益约22.48亿元，给电力行业带来经济效益，并拉动国内生产总值增加103.87亿元。

2015～2020年期间，新疆规划建成±1100kV 准东—皖南、±660kV库车—巴基斯坦、±1100kV准东—三华、±800kV哈密北—武汉直流输电工程，新建新疆与西北750kV第三交流联网通道，交直流外送能力达到50GW。

4.3 新疆风光储互补发电发展前景

从资源优势上来看，新疆风能资源蕴藏量极为丰富，是全国风能资源最丰富的省区之一。九大风区多处于戈壁上，地形平坦，适合建设大规模风电场。太阳能资源年日照时间较长，水平表面太阳辐射年平均值为5800MJ/m2，年总辐射量比同纬度地区高10%～15%。

新疆土地面积辽阔，风能、太阳能资源优越，为大规模建设新能源发电站提供了自然条件。

从电网接纳能力来看，预计“十三五”期间，新疆电网负荷增长率约为14.5%，至2020年最大负荷将达到71.8GW，需电量达到4270亿kWh。从新疆电网负荷增长来看，还具备消纳新能源的能力。

从疆电外送条件来看，“十三五”末期，新疆交直流外送能力达到50GW，届时风电、光电将具备一定的整装开发能力，主要分布于准东、吐鲁番、哈密。

从政府光明工程实施来看，解决新疆无电地区居民生活用电问题是政府的一项重大民生工程，自治区发改委针对无电地区做了初步规划，无电地区的电力建设包括电网延伸供电工程和光伏独立供电工程两种方式。这也将为新能源发电带来一定的发展机遇，主要分布在南疆的阿克苏、喀什、克孜勒苏、和田等地[5]。

5 结论

(1) 新疆风能和太阳能资源丰富，风光储互补发电技术将推动可再生能源的多元化、规模化和产业化发展。合理利用太阳能及风能等，构成多种能源互补的供电系统，可实现电、热、冷联供，提升新能源的开发利用。

(2) 充分利用土地资源，可以弥补独立风电和光电系统的不足，向电网提供更加稳定的电源。

(3) 从资源角度、电网消纳能力、电力外送规划等多方面分析了新疆风电、光电可再生能源的大好发展前景。

(4) 相关政府部门，以及发电、电网企业要超前谋划，制定合理的新能源发展思路，合理规划匹配的电力输送方案，提升新能源的消纳能力和输送能力。

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Compared to thermal power generation that provides stable power supply, stand-alone systems of wind power or PV power are difficult to provide continuous and stable power output and will impact the safe and stable operation of the power system. Power generation with complementation and storage of wind power and PV power can play a vital role in the fields such as mitigation of power grid pressure, electric power peaking and saving of traditional energy and has its economic and social value. Conducted a feasibility study on the development of energy complementation and storage of wind power and solar power in Xinjiang while its prospects were discussed.

Energy Complementation & Storage of Wind and Solar Power; Overview； Prospect

2016年3月

王凯(1985— )，女，工程师，主要从事风电、光伏工程设计工作， E-mail: wangkai0991@163.com

TM61；TK519

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1674-540X(2016)04-026-03