摘要：随着环境和能源问题的日益严峻，可再生能源的开发，尤其是风力发电和太阳能发电越来越被关注。山区风电项目开发中设备费用、征地费用占据其工程造价的绝大比例。因此研究开发利用风机闲置的吊装平台，利用箱变的富余容量，就地安装太阳能供电系统对于提高资源利用、减少功率波动、降低单位工程造价具有重要意义。本文在对风能和太阳能应用发展现况调研的基础上，针对现有山区风电开发项目实际情况，通过太阳能发电系统设计，探讨了风光互补发电系统在山区风电项目开发中应用的可行性。
关键词：风能；太阳能；风光互补发电
风能和太阳能资源分布广泛，属于清洁的可再生能源，用于发电，对环境无害且取之不尽，用之不竭。我们国家有着丰富的风能和太阳能资源，开发和利用这些可再生资源，替代或部分替代现有化石能源，有较大的便利和优势。
1.风力发电及太阳能发电的应用现状
风能和太阳能都是洁净、储量极为丰富的可再生能源。据估算，我国陆地可开发风能储量约为2.53亿kW，太阳能资源理论储量达每年17000亿吨标准煤，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上。截止2015年，全国风力发电累计装机容量145362MW，光伏发电累计装机容量43180 MW。
2.风光互补发电系统在山区风电项目开发中的应用研究
风能和太阳能可独立构成发电系统，也可组成风能和太阳能混合发电系统——即风光互补发电系统，采用何种发电形式，主要取决于当地的自然资源条件以及发电综合成本。在风能资源较好的地区宜采用风能发电，在日照丰富地区可采用太阳能发电，一般情况下，风能发电的综合成本远低于太阳能，因而在风能资源较好地区首选风能发电系统供电。近年来由于风光互补发电系统具有资源互补功能、供电安全性、稳定性均好于单一能源发电系统且价格居中而得到越来越广泛地应用。本文主要针对山区风光互补进行可行性研究。
山区风电项目建设完成后，吊装平台基本处于闲置状态，箱变一般设计出富余容量，进行风光互补发电系统建设，该系统具有以下优点：
（1）就地安装太阳能板，安全独立，无需增加箱变、线路投资、整体投资低；
（2）充分利用太阳能和土地资源；
（3）节能减排，清洁无污染；
（4）寿命较长（太阳能和风力发电机寿命均在20年以上），维护、管理方便。
（5）减小功率波动对电网冲击。
（6）降低单位运行成本。
2.1 太阳能发电/风光互补发电系统的设计
本研究基于单台1.5MW风机闲置吊装平台可利用面积和1600kVA箱变富余容量，进行风光互补发电系统设计和系统配置，在此基础上对风光互补发电系统在山区风电项目开发应用的可行性进行了探讨。
现有太阳能电池板光电转换效率有限（一般小于15%），获得一定的电能要使用大面积的太阳能电池板，导致获得单位电能需要占用大量的面积（6～10m2/kW）且成本处于（6～10元/瓦）。
单台闲置风机吊装平台可利用面积和箱变富余容量如下表1所示：
在风光互补发电系统中，对方案和费用影响较大的主要因素是太阳能容量和风机容量、箱变容量等的配置，本研究考虑到遮阴情况，设计结论如下：
根据单台1.5MW风机闲置吊装平台可利用面积和1600kVA箱变富余容量，进行风光互补发电系统设计和系统配置，选配相应功率的逆变器，具体方案如下：
在每台风力发电机组吊装平台上安装400块250W太阳能板。单台风光互补发电系统组件容量设计为1600kW，造价约1220万，每千瓦造价约7600元，低于目前风力发电独立发电平均造价成本。
2.2 风光互补发电系统在山区风电项目开发中的应用建议
对于太阳能资源丰富的山区风电项目，采用并网风光互补发电系统进行发电，减轻了对于太阳能和风力独立发电容易受到昼夜交替以及季节变化因素的影响，系统一次性投资较低且无后续能源消耗，实现了山区风电供电系统成本低廉、维护管理方便、资源充分利用、环境友好的目的，值得推广使用。
迄今风光互补发电系统在山区风电项目开发中的应用极少见，尚未见到专为山区风电吊装平台设计的风光互补发电系统，因此在引进风光互补发电系统为山区风电项目增效降造时，应根据山区风电项目吊装平台的特点，着重考虑下述几点：
（1）考虑到风机塔筒、平台周边防护林等随日照时间对太阳能板的遮阴情况，尽可能减少在塔筒和防护林的阴影区布置安装光伏组件；
（2）光伏组件的安装方式、间距，考虑到自身及风力发电机组部件检修维护方便性；
（3）光伏发电区域为开放式场地，做好安全防护措施及防盗措施。设置安全围栏并装设远方视频监控装置；
（4）光伏发电若与风力发电电费计价不同，做好电量计量点的设计。
3.结语
太阳能和风能发电技术及产品的长足发展，为山区风电项目开发中吊装平台就地安装光伏组件、增资降造、提高资源利用率、环境友好型、减小对功率波动的发电系统奠定了良好的基础。本设计研究表明：应用并网风光互补发电系统在山区风电项目开发中是可行的，由于风光互补发电阶段在我国山区风电项目开发中的应用尚处起步阶段，应根据吊装平台的特点来设计、安装风光互补发电系统。
参考文献：
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[3]周银锋，风光互补发电系统分析，2012（5）
论文作者:张帅杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
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