張虎潤，陳啟華，陳思銘，陳樹拳

（1.海南天能電力有限公司，?？?70125；2.海南綠色能源與環(huán)境工程技術(shù)研究院，海口570125；3.順德中山大學(xué)太陽能研究院，佛山528300；4.江蘇省光伏科學(xué)與工程協(xié)同創(chuàng)新中心，常州213000.）

海南島并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站發(fā)電性能分析*

張虎潤1，2，陳啟華1，2，陳思銘3，4，陳樹拳3，4

（1.海南天能電力有限公司，?？?70125；2.海南綠色能源與環(huán)境工程技術(shù)研究院，海口570125；3.順德中山大學(xué)太陽能研究院，佛山528300；4.江蘇省光伏科學(xué)與工程協(xié)同創(chuàng)新中心，常州213000.）

分析了一個位于海南島的26MW大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站的發(fā)電性能，其中光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量為20MW，年總發(fā)電量為2563.1萬kWh，年總利用小時數(shù)為1281.5h；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量為6 MW，年總發(fā)電量為1154.3萬kWh，年總利用小時數(shù)為1923.8h。電站每年輸出綠色能源約3800萬kWh，與相同發(fā)電量的火電站相比，對改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量有重要作用。

海南；并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站；發(fā)電性能

0　前言

隨著光伏技術(shù)的發(fā)展，近年來國內(nèi)外光伏電站開發(fā)建設(shè)發(fā)展迅猛，光伏發(fā)電裝機(jī)容量日益增大。2014年，全球光伏市場的新增裝機(jī)容量再創(chuàng)新高，達(dá)到47GW，全球累計裝機(jī)容量已達(dá)188.8GW［1］。截至2015年9月底，中國光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到37.95 GW，2015年前三季度新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量9.9GW，其中，新增光伏電站裝機(jī)容量8.32GW，分布式光伏1.58GW［2］。

中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，2014年新增風(fēng)電裝機(jī)量刷新歷史記錄。據(jù)統(tǒng)計，全國（除臺灣地區(qū)外）新增安裝風(fēng)電機(jī)組13121臺，新增裝機(jī)容量23.1GW，同比增長44.2%；累計安裝風(fēng)電機(jī)組76241臺，累計裝機(jī)容量114.6GW，同比增長25.4%［3］。

并網(wǎng)光伏電站應(yīng)用廣泛，可在地面、屋頂、山地、水上等地方安裝建設(shè)，作為可再生能源并且太陽輻照資源分布廣泛，光伏發(fā)電適合與其他能源結(jié)合應(yīng)用，如風(fēng)力發(fā)電、光熱發(fā)電等。相比光伏或者風(fēng)能獨(dú)立供電系統(tǒng)，光伏與風(fēng)能互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)更為經(jīng)濟(jì)、可靠，能很好地適應(yīng)環(huán)境的變化［4］。海南島的沿海地帶，風(fēng)力資源優(yōu)越,環(huán)境因子限制小，具有較高風(fēng)能規(guī)模開發(fā)潛力［5］。本文就位于海南島北部一個典型的大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站的發(fā)電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1　電站介紹

本電站所在地區(qū)屬于熱帶海洋性季風(fēng)氣候，主要特點(diǎn)是常年平均氣溫高，日照時數(shù)較多，熱量豐富，四季不明顯，雨量較充沛，旱季與雨季分明，終年無霜。據(jù)統(tǒng)計，年均氣溫為24.2℃，年均降雨量為163mm，年均風(fēng)速3.5m/s。項目所在地的平均年總輻射在5800~6680MJ/m2之間，根據(jù)我國太陽能資源區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，屬于II類區(qū)。其太陽資源、風(fēng)力資源比較豐富，具有一定的開發(fā)潛力。

項目占地面積420畝，總裝機(jī)容量26MW，其中光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量20MW，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量6MW。電站綜合利用現(xiàn)有場地和輸送電設(shè)備安裝6MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)，成為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電示范項目，如圖1所示。

圖1　海南島并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站

2　發(fā)電性能分析

圖2為2014年每月輻照量與光伏發(fā)電量。夏季輻照量高，7月輻照量最高達(dá)到660MJ/m2；冬季輻照量低，12月最低為208MJ/m2。其中，6月比5月、7月輻照量低，主要是因?yàn)槌先曜罴褍A角面上的輻照量在6月夏至日附近時間段較低。光伏發(fā)電量受太陽輻照影響很大，發(fā)電量大小趨勢與輻照基本一致。實(shí)際發(fā)電量比可行性研究報告發(fā)電量（簡稱“可研發(fā)電量”）較小，因?yàn)榭尚行匝芯繄蟾嬗嬎愕陌l(fā)電量一般用項目地以往年均輻照數(shù)據(jù)計算得到，光伏電站投入實(shí)際運(yùn)行時的輻照量與往年輻照數(shù)據(jù)有所區(qū)別，因而兩者會存在一定的差異。光伏年總發(fā)電量為2563.1萬kWh，年總利用小時數(shù)為1281.5h。

圖2　太陽輻照量與光伏發(fā)電量

電站的廠用電主要指電廠逆變器、升壓變壓器和電廠生活用電等耗電，每月的廠用電率以及綜合發(fā)電能力如圖3所示，廠用電率基本在2%~5%。綜合發(fā)電能力指的是單位輻照量（1MJ/m2）下系統(tǒng)的上網(wǎng)電量（kWh），它是衡量光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。

圖3　廠用電率與綜合發(fā)電能力

圖4為2014年10月~2015年9月平均風(fēng)速與風(fēng)力發(fā)電量。冬季風(fēng)速高，12月平均風(fēng)速最高，達(dá)到6.12m/s，風(fēng)力發(fā)電量為180.4萬kWh；夏季風(fēng)速低，8月最低為3.66m/s，風(fēng)力發(fā)電量為43.5萬kWh。每月風(fēng)力發(fā)電量與平均風(fēng)速呈現(xiàn)正相關(guān)，風(fēng)力年總發(fā)電量為1154.3萬kWh，年總利用小時數(shù)為1923.8h，相比光伏發(fā)電年總利用小時數(shù)高出約638h。光伏與風(fēng)力發(fā)電每月利用小時數(shù)如圖5所示，其中在12月份，風(fēng)力利用小時數(shù)最高達(dá)到300h，光伏利用小時數(shù)最低為50.6h。

圖4　風(fēng)速與風(fēng)力發(fā)電量

圖5　光伏與風(fēng)力發(fā)電每月利用小時數(shù)

總體而言，受太陽輻照與風(fēng)力影響，本并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站的光伏發(fā)電量夏季比冬季高，風(fēng)力發(fā)電量冬季比夏季高，兩者剛好形成互補(bǔ)。圖6為光伏與風(fēng)力

圖6　光伏與風(fēng)力上網(wǎng)電量與節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤

每月發(fā)電上網(wǎng)電量以及其相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤的重量。

電站每年輸出綠色能源約3800萬kWh，相比傳統(tǒng)火電站每年可以節(jié)約標(biāo)煤13262噸，相應(yīng)每年可減少多種大氣污染物的排放，其中減少二氧化碳(CO2)排放32680噸、二氧化硫(SO2)排放1140噸，同時可以減少大量粉塵的排放，將顯著地改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。

3　結(jié)論

對于20MW（光伏）+6MW（風(fēng)力）大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站，光伏年總發(fā)電量為2563.1萬kWh，年總利用小時數(shù)為1281.5h；風(fēng)力發(fā)電年總發(fā)電量為1154.3萬kWh，年總利用小時數(shù)為1923.8h。光伏發(fā)電量夏季比冬季高，風(fēng)力發(fā)電量冬季比夏季高，兩者形成良好的互補(bǔ)作用。電站每年能夠輸出約3800萬kWh綠能電力，有利于顯著地改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量。風(fēng)光互補(bǔ)電站的建設(shè)應(yīng)根據(jù)區(qū)域氣候特點(diǎn)，因地制宜，才能更好的利用太陽輻照、風(fēng)力可再生能源。

［1］全球新能源發(fā)展報告2015［R］.第九屆中國新能源高峰論壇，北京：漢能控股集團(tuán)與全國工商聯(lián)新能源商，2015.

［2］2015年1-9月光伏發(fā)電建設(shè)信息簡況［EB/OL］.(2015-10-20). http://www.nea.gov.cn/2015-10/20/c_134732263.htm.

［3］2014年中國風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計［R］.中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會，2014.

［4］楊琦，張建華等.風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計［J］.電力系統(tǒng)自動化：2009（17）:86-90.

［5］李柯，何凡能，席建超.中國陸地風(fēng)能資源開發(fā)潛力區(qū)域分析［J］.資源科學(xué)：2010（09）:1672-1678.

張虎潤（1968-），男，高級工程師，本科，從事太陽能光伏發(fā)電技術(shù)工作；陳啟華（1962-），男，高級工程師，理學(xué)博士，從事太陽能光伏發(fā)電技術(shù)工作；陳思銘（1987-），女，碩士，從事太陽能光伏技術(shù)工作；陳樹拳（1988-），男，碩士，從事太陽能光伏技術(shù)工作。

海南重大科技項目“太陽能光伏產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)合作研究與示范”（ZDZX2013001）；廣東省產(chǎn)學(xué)研項目“并網(wǎng)光伏電站發(fā)電性能評價體系研究與檢驗(yàn)檢測服務(wù)平臺建設(shè)”（2013B090500026）；廣東省自然科學(xué)基金項目“珠三角地區(qū)工業(yè)廠房光伏節(jié)能系統(tǒng)建模、設(shè)計與應(yīng)用關(guān)鍵問題研究”（2015A030310522）