巴麗合亞 陳 華

(新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，烏魯木齊 830047)

新型能源風(fēng)能和太陽能具有使用清潔、應(yīng)用廣泛且用之不竭的特點(diǎn)，但其也存在一些弊端，如穩(wěn)定性較差及受天氣影響較大等。規(guī)?；蔑L(fēng)能及太陽能等二次可再生能源是解決環(huán)境問題和能源危機(jī)的有效措施之一。目前研發(fā)者們提出風(fēng)能和太陽能在時(shí)間和地域上存在天然的互補(bǔ)性(在白天或夏季，太陽能大風(fēng)能小；晚上或冬季秋季，風(fēng)能大太陽能小)，若將這兩種新能源有效地結(jié)合利用，可彌補(bǔ)風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)各自在資源利用上的缺陷，即可實(shí)現(xiàn)供電的穩(wěn)定性和可靠性，降低發(fā)電成本。我國西北地區(qū)是風(fēng)能和太陽能資源較豐富的地區(qū)，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)是其未來獨(dú)立供電的主要方式。筆者介紹了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電在新疆的應(yīng)用現(xiàn)狀，并指出其未來的發(fā)展前景。

1 新疆風(fēng)能、太陽能資源分布①

我國三分之二以上國土的年日照時(shí)間大于2 200h，年輻射總量大于5 900MJ/m2。根據(jù)我國各省市接收太陽輻射的不同，可大致分為5類地區(qū)：一類地區(qū)全年日照時(shí)間為3 200～3 500h，主要有青藏高原、甘肅北部及新疆南部等地區(qū)；二類地區(qū)全年日照時(shí)間為3 000～3 200h，主要有河北北部、山西北部及內(nèi)蒙古南部等地區(qū)；三類地區(qū)全年日照時(shí)間為2 000～3 000h，主要有山東、河南東部、新疆北部、吉林、遼寧及云南等地區(qū)；四類地區(qū)全年日照時(shí)間為1 400～2 200h，主要有福建、浙江及廣東等春季多雨地區(qū)；五類地區(qū)全年日照時(shí)間為1 000～1 400h，主要有四川和貴州省。

我國可開發(fā)利用的地面風(fēng)能資源為10億kW，若擴(kuò)展到50～60m以上的高空，可開發(fā)利用的風(fēng)能資源為20～25億kW，主要代表地區(qū)有西北地區(qū)、內(nèi)蒙古高原地區(qū)和東南沿海地區(qū)。風(fēng)能相比常規(guī)能源具有開發(fā)成本較低、安全和無污染的優(yōu)點(diǎn)。

1.1 新疆風(fēng)能的分布及開發(fā)

阿拉山口是新疆風(fēng)能資源最豐富地區(qū)，高達(dá)500W/m2；大阪城谷地風(fēng)能資源達(dá)370W/m2，是全疆第二；北疆北部、西部、東部、準(zhǔn)格爾盆地、塔里木盆地、高山和高原地區(qū)的風(fēng)能資源為50～100W/m2。新疆的風(fēng)能資源開發(fā)起步比較早，1989年新疆首次建立了第一個(gè)風(fēng)電場——大阪城風(fēng)電場，也是中國第一座風(fēng)電廠。經(jīng)過近二十幾年的發(fā)展，新疆到目前為止已有九大風(fēng)區(qū)，其中五大風(fēng)區(qū)是中國風(fēng)能資源大區(qū)。根據(jù)有關(guān)報(bào)道，預(yù)計(jì)到2016年阿拉山口的風(fēng)電開發(fā)將達(dá)100萬kW的規(guī)模，屆時(shí)阿拉山口將成為新疆新的風(fēng)能基地。

1.2 新疆太陽能的分布及開發(fā)

新疆四面環(huán)山，屬于干旱地區(qū)，其中70%為荒漠，云雨量少，大氣透明度好，晴天多，太陽能資源豐富，全年日照時(shí)間為2 500～3 500h，日照百分率為60%～80%，年輻射總量達(dá)5 430～6 670MJ/m2，年輻射照度總量比我國同緯度地區(qū)高10%～15%，比長江中下游地區(qū)高15%～25%。新疆太陽能資源利用區(qū)劃系統(tǒng)和分區(qū)特征見表1，東疆和南疆東部是太陽能輻射最高的一帶。

表1 新疆太陽能資源利用區(qū)劃系統(tǒng)及分區(qū)特征

《可再生能源發(fā)展十二五規(guī)劃》提出到2015年太陽能將全面代替常規(guī)化石燃料，太陽能發(fā)電裝機(jī)量達(dá)到2 100萬kW，其中光伏電站占45%，太陽能熱發(fā)電占5%，并網(wǎng)和離網(wǎng)分布式發(fā)電量占45%；到2020年太陽能發(fā)電量裝機(jī)達(dá)到5 000萬kW。在“十二五”規(guī)劃期間，新疆重點(diǎn)發(fā)展大型荒漠光伏發(fā)電，加快其規(guī)?；?/p>

2 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電在新疆的應(yīng)用現(xiàn)狀

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電在新疆有近十年的發(fā)展歷史，隨著人們生活水平的提高，電器設(shè)備的使用數(shù)量急速增大，為了確保用戶正常不間斷用電，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，主要應(yīng)用領(lǐng)域有日用產(chǎn)品風(fēng)光互補(bǔ)(路燈及充電電源等)、建筑行業(yè)風(fēng)光互補(bǔ)(光伏一體化建筑BIPV)及沙漠治理等方面。

風(fēng)光互補(bǔ)路燈采用了風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)，無論有無風(fēng)或有無光都可通過風(fēng)能機(jī)或光伏單獨(dú)或同時(shí)發(fā)電，從而滿足用戶的用電需求。風(fēng)光互補(bǔ)路燈具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，如果全省10%的路燈采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電，每年可省電7億kW，減少二氧化碳、二氧化硫和煙塵排放量分別為768 000、5 600、2 100t。2010～2012年風(fēng)光互補(bǔ)路燈成功應(yīng)用在新疆吐魯番機(jī)場，新源縣建成了首個(gè)國際先進(jìn)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)，提升了城市品位，提高了市民的節(jié)能環(huán)保意識。

當(dāng)前移動和電信通信基站典型的供電方式有市電供電系統(tǒng)、獨(dú)立的風(fēng)能供電、獨(dú)立的太陽能供電和風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)。新疆伊犁觀景臺基站由于太陽能供電不穩(wěn)定，致使該基站頻繁斷站，為了有效地降低斷站率，2009年8月伊犁電信采用風(fēng)光互補(bǔ)電信通信基站，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定供電，使該基站的斷站率從25%(取2008年冬季平均指標(biāo))下降到3%(取2009年冬季平均指標(biāo))，有效地改善了觀景臺基站的斷站情況。

隨著科技的不斷進(jìn)步和政府的大力提倡，一系列激勵(lì)政策的出臺都將為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的發(fā)展和應(yīng)用提供強(qiáng)大動力保證。特變電工新能源公司在國家“十二五”規(guī)劃期間大力推進(jìn)光伏荒漠電站和分布式電站的應(yīng)用，建設(shè)了我國首座國家級風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電示范站——吐魯番100MW級風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電示范站，并于2013年12月19日成功并網(wǎng)發(fā)電，電站總裝機(jī)容量為100MW，全年發(fā)電量為16 477萬kW·h。除此之外，阿克塞30MW風(fēng)光互補(bǔ)光伏發(fā)電項(xiàng)目于2013年2月24日經(jīng)省發(fā)改委復(fù)函開展前期工作，現(xiàn)已完成可研、水保及環(huán)評等工作，該項(xiàng)目將有效彌補(bǔ)該縣風(fēng)電場冬季枯風(fēng)期的無風(fēng)發(fā)電缺陷，對于維護(hù)和保持電網(wǎng)穩(wěn)定具有重大意義。

3 結(jié)論與展望

新疆風(fēng)能和太陽能資源豐富，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)推動了可再生能源的多元化、規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化發(fā)展。我國風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)相對其他發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢是在不超過臨界點(diǎn)的情況下，規(guī)模大、經(jīng)濟(jì)性好、成本低且發(fā)電穩(wěn)定性高。按照“十二五”規(guī)劃目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2015年我國并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1億kW，太陽能發(fā)電將達(dá)到2 100萬kW，風(fēng)及光等新能源發(fā)電在中國能源構(gòu)成中所占比重將不斷增長。

目前新疆各類新能源利用率相對較低，如果合理采用太陽能及風(fēng)能等構(gòu)成多種能源的互補(bǔ)的供電系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電、熱、冷聯(lián)供。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與其他常規(guī)電站聯(lián)合發(fā)電，我國目前已成功完成了多個(gè)新能源結(jié)合的發(fā)電方式，其中青海省已經(jīng)成功利用水、太陽能和風(fēng)能建設(shè)了新能源發(fā)電基地。除此之外，還有對生物質(zhì)能、風(fēng)能及太陽能等可再生能源進(jìn)行多能源互補(bǔ)技術(shù)。

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