摘要：随着我国经济的发展，大规模集中并网成为实现新能源开发使用的重要方式。因为太阳能、风能等多种新出现的能源的出力不稳定、能量密度较低，所以，在对新能源进行开发和使用的时候，必须要对整体波动性对系统产生的影响进行全面的考虑。因为光伏、风电在时序上具备一定的互补性，所以，可以将光伏和风电进行联合输送达到互补的效果。因此，规划方式成为了风电光伏联合系统光伏发电过程中要考虑的首要问题。这一方法综合考虑了增加光伏后电网输电收益、弃电损失、输电建设成本等因素对联合系统输电效益产生的影响，明显的提升了输电工程的整体效益。
关键词：大规模集中并网；新能源；互补性；风电光伏联合系统；整体效益
引言
风能和太阳能均属于可再生资源，其具备较强的安全性、清洁性、长久性、广泛性等特征，是石化能源的最佳替代产品。风电和光伏发电是新型的发电技术，可以将风能和光能转化为电能，大大促进了我国可再生资源技术的进一步发展，为我国经济的长远发展提供了前提和保障。
一、风电光伏联合系统发展的背景
近些年，我国的经济正处在飞速发展的阶段，对能源资源的消耗量也在急剧增加。但是，我国的化石能源储藏量和开采量是十分有限的，长期下去难以保证高位运行的需要。同时，人们的节能环保意识也在不断加强，对清洁能源的需求加速了新能源的发展步伐。所以，近些年风力发电、太阳能发电等相关技术受到了广泛的认可和应用。
风能、太阳能等资源是十分丰富的，其分布的范围也十分广泛，对环境也不会造成污染和破坏，因此，这些能源的发展前景是一片大好的。努力发展太阳能、风能等可再生能源，对于能源稳定供应、调整优化能源结构、保护生态环境、减少温室气体排放、带动经济转型和产业升级等有着至关重要的影响。根据我国能源局的相关数据统计显示，截止到2017年底，我国的风电装机容量累计达到了14536．2万kW，同比增加了百分之二十六点八；光伏发电装机容量累计达到了4318万kW，同比增长了百分之五十三点九。
风电场的建设位置大多数处于与负荷中心距离较远的位置上，当地的用电负荷是十分有限的，大规模电站发电量就地消纳困难，所以，其可以产生的电能大多需要经过很长的输电线路接入地区电网之后才能实现为负荷中心供电的目的。由于风电具备低能量密度的特征，如果继续使用传统的按发电装机容量对风电基地功率集中外送输电容量进行规划的方式，就会造成风电外送输电资产使用效率不高、输送电量的容量配置过度等等问题的产生。如果输电和风电装机容量相比较低的话，又可能会因为输送电量容量的不充足造成输电阻塞风电弃风的问题出现。风能和太阳都是能量密度较低的能源，但是，两者之间在地域空间和时序上存在一定的互补性，根据目前的风电基地发展情况适宜的开发一些光伏发电，可在不扩容或低扩容投资条件下达到功率外送消纳的目的。
就目前而言，我国对于风光联合系统风光容量的优化配置问题正在进行深入的分析和研究。根据风电和太阳能之间存在一定互补性的特征，提出了以风光联合出力波动最小为目标进行风光联合系统容量优化配置；另外，通过均值方差优化组合的方式对风光联合系统的风光最优比例进行确定；在负荷峰谷差处于最大值的条件下，优化不同约束条件下风光联合系统的风光容量配比；同时，提出了根据风电出力波动、不确定等特性，兼顾风电方和电网方收益的风电场群功率集中外送输电规划方法。这种方式和按发电总装机容量来配置输电容量的方式相比较而言，大大提升了输电工程的资源使用效率。
根据以上的内容，本文根据风光联合系统的输出功率波动特征，将输电线路输电效益的最大化做为最终目的，建立起一套风电一光伏基地的光伏容量规划模型，估算在满足一定外送输电容量约束条件之下风电基地可开发的光伏发电容量，其目的是为了提高风电、光伏的开发使用效率，充分使用外送输电线路容量。
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二、风电光伏联合体系功率变动的具体特征
风电场群出力和光伏电站出力共同决定了风电光伏联合发电体系输出功率的特性，并且，和风电光伏发电的容量占据比例有着密切的联系。本文当中根据光伏电站输出功率的模型对光伏电站容量不同条件下的风电光伏联合体系的功率输出具体特征进行了深入的分析研究。风电和光伏出力的具体特点可以通过持续出力曲线对其规律进行详细的表述。把风电场、光伏电站全年当中全部时段中的出力情况按照由大至小的次序进行排列的方式就可以得出一条持续出力曲线。风电和光伏持续出力曲线是一种统计的曲线，其不仅仅是对某一时间段内出力情况的体现，也可以对全年的系统的输出功率变化情况进行反应和体现。
风电的年最大输出功率是0．7313，而光伏的年最大输出功率却达到了0．9456，远远超出了风电；但是，光伏的有出力时间仅仅有4195个小时，而风电的全年的有出力的时间为8519个小时。风电的年等效利用小时数是1447．4个小时，而光伏的年等效利用小时数是1550．3小时，和风电相比较而言，光伏电站在出力时间内的输出功率值远远超过了风电，平均输出功率大概是风电场的两倍之多。
随着光伏容量的不断上升，系统的输出功率的最大值在光伏容量加入小于2000MW的时候，系统的输出功率的最大值正在逐渐增大。但是，因为和单独风电时的最大值相比还是较小的；在光伏容量持续上升的时候，系统的输出功率也会持续上升，同时，与单独风电时系统的最大值相比较而言也是较大的；随着光伏容量的不断上升，系统的等效年利用小时数呈现出逐渐缩短的趋势。
随着注入光伏容量的不断增加，在输电线路容量（1500MW）限制的条件之下，联合系统的弃电功率也逐渐上升；在不对输电线路容量进行扩充的条件之下，弃电功率成为了制约光伏发展的主要因素。
三、风电光伏基地光伏发电量的具体规划
近些年，由于光伏容量的不断增加，也带动了联合系统输电量的逐渐上涨。另外，系统当中的的弃电量随之也在逐步呈现上升的趋势。忽略对光伏电站的投资成本这一问题的考虑，重点考虑输电量大大增长所带来的经济效益以及弃电量增加所造成的相关损失，用输电所获得的收益对弃电所造成的损失进行补偿，提出一种光伏发电容量的规划方式。本文通过持续出力曲线对风电光伏联合系统的输出功率波动特性进行表述，综合考虑输电线路的输电效益、输电线路的投资成本以及由于输电阻塞造成的弃风、弃光相关损失等等因素，提出了在现有输电资源的前提上，在风电基地规划光伏电站，将实现输电线路的输电效益最大化作为最终目的。
结束语
通过持续功率曲线深入分析了注入比例不等的光伏容量的风光联合系统的相关出力具体特征，了解了光伏容量不一致的条件下联合体系出力的具体情况，为电力输送方法的制定奠定了基础。另外，提出了风电光伏基地光伏发电容量的整体计划措施，在确保输电投资不上涨的条件下，使得输电体系的经济效益得到显著的提升，同时，也为光伏发电的规划提供了重要的参考依据。
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论文作者:李双良
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：光伏论文; 风电论文; 容量论文; 系统论文; 输出功率论文; 风光论文; 电站论文; 《电力设备》2017年第34期论文;