黃岡大別山發(fā)電有限責任公司 張 雷

現(xiàn)如今，全球范圍內(nèi)的能源消耗都呈現(xiàn)出劇集增長的趨勢，特別是化石燃料的持續(xù)消耗，給生態(tài)環(huán)境也帶來了較大的影響，導(dǎo)致我國的生態(tài)環(huán)境也日益惡化，影響了人類社會的持續(xù)發(fā)展，給人類社會的持續(xù)發(fā)展也帶來了較大的影響。隨著可再生資源的不斷發(fā)展，可再生資源也逐漸在發(fā)電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別是風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)更是得到了迅速的發(fā)展，但不否認的是，風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)在發(fā)展中仍有局限性存在，對此仍舊需要加強風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)的研究和完善。

1 風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電模型分析

風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電是一種現(xiàn)代化的發(fā)電技術(shù)，在運用該技術(shù)的過程中，能夠充分地發(fā)揮出風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電的各自優(yōu)勢，不僅可以提高聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)有功功率總輸出的穩(wěn)定性，而且還能保證電能的質(zhì)量，并減少對電網(wǎng)的不良影響。

無論是風(fēng)能還是光能，二者都具有明顯的間歇性以及隨機性特點，對此若單純使用風(fēng)能或者光能進行發(fā)電，就無法保證電能的穩(wěn)定性。但從另一種角度來看，風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電還具有天然的互補性特征，比如說夏季光伏發(fā)電量較大，而風(fēng)力發(fā)電量則相對較小，反之到了冬季，光伏發(fā)電量就會少于光伏發(fā)電量，在風(fēng)能發(fā)電以及光能發(fā)電互補的基礎(chǔ)上，同時運用儲能系統(tǒng)，并建立完善的風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，就可以在一定程度上改善風(fēng)能發(fā)電以及光伏發(fā)電在單獨發(fā)電上的問題，可以有效的緩解隨機性對電網(wǎng)的影響。風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，可以對自然能量進行存儲，同時在適當?shù)臅r機進行釋放，讓不穩(wěn)定的自然能量轉(zhuǎn)化成為對人類社會發(fā)展有益的能量，最重要的是還能提高電網(wǎng)對可再生能源的吸納能力[1]。

風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電，在原有電力生產(chǎn)模式的基礎(chǔ)上，新增了存儲電能的環(huán)節(jié)，能夠不可控發(fā)電實現(xiàn)可控，同時還能保證功率輸出的平滑性，最重要的是也大大強化了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性、安全性和靈活性，電網(wǎng)對于可再生能源的接納能力也達到了顯著的改善和提升。

儲能是指在電力充沛的狀態(tài)下，在相關(guān)媒介中存儲多余的電力，然后在風(fēng)機停運、夜晚等情況下，將存儲的電能進行釋放，以便更好的滿足發(fā)電廠的發(fā)展需要。風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)在運行中，當風(fēng)、光發(fā)電出力總和大且系統(tǒng)負荷相對較小的情況時，儲能裝置就會自行進行充電；當風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電總輸出功率小且系統(tǒng)負荷較大的情況時，儲能裝置就是釋放電能，從而起到平滑輸出功率的目的，借此來全面提升電網(wǎng)對可再生能源的接納能力。

總的來說，風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)在運行中，主要包括風(fēng)光儲電站功率聯(lián)合預(yù)測、安排發(fā)電計劃以及控制實時發(fā)電等環(huán)節(jié)，其中風(fēng)光功率預(yù)測是該發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的前提，而核心則是儲能功率控制，這樣才能實現(xiàn)功率平穩(wěn)輸出。

2 風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電的調(diào)度作用

風(fēng)光儲是指在全面分析風(fēng)光以及儲能配比的基礎(chǔ)上，對其進行合理配置，通過聯(lián)合出力來彌補單獨發(fā)電的不足，以確保風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電可以發(fā)揮出與常規(guī)電源類似的效果。“輸”的含義主要可以從以下兩個角度進行分析：一是利用先進交直流輸電系統(tǒng)，高效的送出清潔能源；二是發(fā)揮出電網(wǎng)的調(diào)度作用，對風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電的運行特性進行深入分析和探索，同時加強常規(guī)電源及負荷特性見的聯(lián)系，以實現(xiàn)風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電所在區(qū)域電網(wǎng)的有效調(diào)度，實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 風(fēng)光功率預(yù)測技術(shù)

對風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)來說，風(fēng)光功率預(yù)測技術(shù)對于制定發(fā)電計劃以及調(diào)度方式有重要意義，是發(fā)電計劃以及調(diào)度方式制定的基礎(chǔ)前提。在功率預(yù)測系統(tǒng)的支持下，可全面加強某一時間段內(nèi)相應(yīng)發(fā)電歷史信息的分析和總結(jié)，進而能夠得到更加精準的風(fēng)光發(fā)電功率。

3.2 并網(wǎng)逆變器技術(shù)

眾所周知，為實現(xiàn)風(fēng)電、光伏與儲能的聯(lián)合運行，離不開并網(wǎng)逆變器的支持，只有在并網(wǎng)逆變器的支持下，才能使其與電網(wǎng)進行有效的連接。而風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)主要使用的并網(wǎng)逆變器可以分為三種，分別是交直交變換器、儲能DC/AC雙向逆變器以及DC/AC逆變器。逆變器控制可以有效加強發(fā)電功率因數(shù)、有功功率、電能質(zhì)量等指標的控制，倘若這些工作沒有做好，很容易誘發(fā)功率控制無效或者電能質(zhì)量不合格等問題，嚴重時更容易產(chǎn)生安全事故，造成較大的損傷。

3.3 智能發(fā)電調(diào)度

自然氣象因素對風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電有直接影響，同時風(fēng)力發(fā)電以及光伏發(fā)電也同樣具有輸出功率不可控的特性，而風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)度主要就是負責加強儲能裝置的控制，借助儲能裝置存放風(fēng)電以及光電，來實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的調(diào)控。而儲能裝置的工作方式主要可以分為以下幾類。

3.3.1 平滑功率輸出模式

平滑功率輸出模式在運行期間，儲能裝置在充、放電時，必須保證落實總輸出功率平滑的基本原則，同時避免功率有大幅度波動的情況。所以，需對出力曲線、儲能機組容量進行預(yù)測，對充放電區(qū)間以及波動范圍進行合理選擇，并控制功率波動，減少電池充電的次數(shù)，借此減少對電池壽命帶來的影響。當風(fēng)光總發(fā)電功率明顯增加，并已經(jīng)超過標準范圍，儲能機組就會進行充電；反之儲能機組就會放電，這時輸出功率就會增加，進而保證功率輸出曲線的平滑[2]。

3.3.2 跟蹤計劃出力模式

運用跟蹤計劃出力模式時，自動發(fā)電控制系統(tǒng)可以預(yù)先對發(fā)電出力跟蹤的計劃出力曲線進行預(yù)設(shè)，還能加強合理控制。這種計劃出力模式在風(fēng)光預(yù)測系統(tǒng)的支持下，可以對出力曲線進行預(yù)測，此外也可以結(jié)合負荷預(yù)測，以得到風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的跟蹤發(fā)電曲線。

3.3.3 負荷削峰填谷模式

在負荷削峰填谷模式的支持下，儲能機組可以結(jié)合系統(tǒng)負荷的動態(tài)變化情況，來對充放電方式進行合理變更。當系統(tǒng)負荷出現(xiàn)低估狀態(tài)時，儲能機組就會進行充電，若處于負荷高峰，儲能機組就會進行放電，進而削減負荷高峰，借此來緩解和降低系統(tǒng)的供電壓力。

3.3.4 系統(tǒng)調(diào)頻模式

在應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)頻模式的過程中，需要做好系統(tǒng)調(diào)頻工作，這時儲能裝置的容量也會增加，除了抽水蓄能外，其他的蓄能目前還無法滿足實際的需要，所以該模式更加依賴于大規(guī)模儲能技術(shù)。

3.4 儲能控制技術(shù)

抽水蓄能是現(xiàn)代電網(wǎng)中常用的儲能技術(shù)，具有應(yīng)用成本低的優(yōu)勢。但在建設(shè)抽水蓄能發(fā)電站時，容易受到自然因素的干預(yù)，導(dǎo)致部分區(qū)域難以進行有效的建設(shè)。為了突破這一問題，越來越多的儲能技術(shù)快速發(fā)展，如化學(xué)儲能、飛輪儲能等（如圖1所示），相對來說化學(xué)儲能在技術(shù)方面更加的成熟，基本實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)，在一定程度上滿足了發(fā)電站大規(guī)模充放電的需求。而風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)在運行中，儲能裝置的容量以及響應(yīng)速度十分重要，其中儲能裝備必須具有平滑出力的性能，所以必須合理的加強儲能裝置容量以及功率的選擇。

圖1 飛輪儲能技術(shù)

3.5 無功電壓控制技術(shù)

風(fēng)能以及光能是我國最重要的可再生資源，在借助風(fēng)能或者光能進行發(fā)電時，難免會對電能質(zhì)量以及系統(tǒng)電壓產(chǎn)生不同程度的影響，為了將影響降到最低，就需要加強無功電壓的控制。一般來說，若出現(xiàn)系統(tǒng)故障或電壓閃邊的情況，風(fēng)力發(fā)電機的端電壓也會受到影響，甚至電壓會明顯高于正常電壓，在這樣的情況下，就容易引起風(fēng)力發(fā)電機脫網(wǎng)情況的出現(xiàn)。目前，固定電容器以及SVC是比較常見的無功調(diào)節(jié)裝置，但是由于這類無功調(diào)節(jié)裝置的相應(yīng)速度較慢，當其出現(xiàn)響應(yīng)時，這時風(fēng)電機組已經(jīng)出現(xiàn)了脫網(wǎng)的情況。一旦出現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電機組脫網(wǎng)的情況，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行也必然會受到影響。

SVC的誕生和應(yīng)用，在一定程度上解決了上述的問題，不僅響應(yīng)速度更快，而且其在風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)中的運用，還能加強無功電壓的有效控制。風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)有很多逆變器、換流器，而這些設(shè)備就自帶無功調(diào)節(jié)功能，對此在制定無功調(diào)節(jié)方案上，需要綜合的分析和考慮逆變器與SVC之間的協(xié)調(diào)[3]。將SVC以及逆變器分別設(shè)置為無功功率控制裝置以及基礎(chǔ)無功控制設(shè)備，這樣一來一旦出現(xiàn)故障問題，SVC就能第一時間發(fā)揮作用，若判斷屬于無功補償模式，光伏逆變器、風(fēng)機變換器以及儲能雙向逆變器就會發(fā)揮無功并裝置SVC。

4 風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)的工程應(yīng)用

無論是風(fēng)能還是光伏發(fā)電，都存在一定的間歇性和波動性特征，二者在獨立工作時，是無法保證電能輸出穩(wěn)定性的，所以為解決這一問題，國內(nèi)的多數(shù)電網(wǎng)公司紛紛投身到風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電工程應(yīng)用的研究之中，經(jīng)過多年的研究和努力，成功建設(shè)第一個國家級風(fēng)光儲示范功能。該工程的建設(shè)，在先進技術(shù)手段的支持下，讓風(fēng)電、光伏發(fā)電以及儲能裝置與電網(wǎng)的互動和智能化調(diào)度成為現(xiàn)實，打破了可再生資源并網(wǎng)發(fā)電的技術(shù)桎梏，同時也大大提高了電網(wǎng)對可再生能源并網(wǎng)發(fā)電的接納能力和水平。

5 風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電預(yù)行技術(shù)的應(yīng)用前景

現(xiàn)如今，加強可再生能源的大規(guī)模開發(fā)，利用可再生能源逐漸代替不可再生能源已經(jīng)成為必然趨勢。目前，成熟的可再生能源利用方式就是風(fēng)電技術(shù)，隨著國家支持力度的增加，風(fēng)電技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。同時，光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展速度也明顯加快，由此可見以風(fēng)電和光伏為代表的新能源技術(shù)已經(jīng)越來越重要，不僅可以緩解能源方面的需要，同時還能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少對生態(tài)環(huán)境的污染，對于促進社會的進步與發(fā)展等方面也發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用。在這樣的大形勢下，如何有效改善和提升電網(wǎng)對風(fēng)光發(fā)電的接納能力，已成為重點需要突破和解決問題。風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電運行技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓風(fēng)電、光伏以及儲能裝置實現(xiàn)多種組態(tài)的運行，還能發(fā)揮出其與智能電網(wǎng)的相互作用，讓風(fēng)電以及光伏等新能源的性能逐漸的接近常規(guī)電源，進而打破了大規(guī)模新能源并網(wǎng)運行上的基礎(chǔ)瓶頸，為新能源與電網(wǎng)間的協(xié)調(diào)發(fā)展提供了重要的支持，也在較大程度上了推動了電網(wǎng)對新能源接納和調(diào)度控制的智能化水平。

整體來看，我國風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)仍舊處于起步階段，但是在技術(shù)方面并未發(fā)展成熟，有關(guān)的配制政策和制度也不夠完善，但是不難發(fā)現(xiàn)，鑒于我國太陽能以及風(fēng)能資源十分的富足，為了有效的開發(fā)和利用新能源，緩解不可再生能源的利用壓力，風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)必然會有更大的發(fā)展空間，而且未來風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)也必然會更加的成熟和完善，同時必然會實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用和普及，并成為最重要的新能源開發(fā)利用形式。

綜上所述，隨著能源危機以及全球變暖情況的加劇，使得新能源發(fā)電已經(jīng)成為各國發(fā)展的必然趨勢，而我國在風(fēng)能以及光能資源十分豐富，在國家和政府的支持下，風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展。但是風(fēng)能發(fā)電以及光能發(fā)電具有明顯的間歇性以及隨機性特征，難以保證功率輸出的穩(wěn)定性，而這就會嚴重影響可再生資源有效的并入到電網(wǎng)，還會給電網(wǎng)安全帶來威脅。對此為了突破這一問題，就需要加強風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電技術(shù)的研究與探索，將風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電以及儲能裝置進行聯(lián)合運用，構(gòu)建風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，以便加強有效控制新能源發(fā)電的平穩(wěn)控制，為新能源發(fā)電的發(fā)展開辟新的道路。