朱麗，劉寶林

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，昆明 650051；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，昆明 650051)

風(fēng)電與水電互補(bǔ)協(xié)調(diào)特性研究

朱麗1，劉寶林2

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，昆明 650051；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，昆明 650051)

根據(jù)云南電源結(jié)構(gòu)和電力需求情況，得出云南風(fēng)水互補(bǔ)現(xiàn)狀。充分對云南風(fēng)水互補(bǔ)關(guān)系和風(fēng)水聯(lián)合出力特性進(jìn)行分析研究，為后期統(tǒng)籌開發(fā)風(fēng)電、水電電源規(guī)模和建設(shè)時序提供參考。

電源結(jié)構(gòu)；互補(bǔ)協(xié)調(diào)特性；統(tǒng)籌開發(fā)

0 前言

近年來，云南電力產(chǎn)能過剩情況嚴(yán)重，2015年云南省風(fēng)電裝機(jī)341萬千瓦，云南省水電和風(fēng)電在電源結(jié)構(gòu)中的占比均較高，裝機(jī)規(guī)模也較大，具備較好的風(fēng)水互補(bǔ)客觀條件。云南受電源結(jié)構(gòu)和電源調(diào)節(jié)性能影響，豐枯矛盾較為突出，特別是平水年豐期風(fēng)電、水電存在大量富余，難以完全消納為促進(jìn)風(fēng)電、水電的有序開發(fā)和充分利用，提高云南可再生能源的消納能力，應(yīng)開展云南風(fēng)電水電互補(bǔ)特性的研究。

1 云南電源結(jié)構(gòu)與負(fù)荷結(jié)構(gòu)

1.1 2014年裝機(jī)規(guī)模及占比

截至2014年底，云南省發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繛? 071萬千瓦，其中水電裝機(jī)容量5 361萬千瓦，占75.8%；火電裝機(jī)容量1 240萬千瓦，占17.5%；風(fēng)電裝機(jī)容量280萬千瓦，占4.0%；太陽能裝機(jī)容量28萬千瓦，占0.4%；其它電源裝機(jī)容量162萬千瓦，占2.3%。

1.2 云南省區(qū)負(fù)荷結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

2014年，云南電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)全社會用電量為1 529億千瓦時，年最大負(fù)荷為2 549萬千瓦。從分產(chǎn)業(yè)用電情況看，云南省第二產(chǎn)業(yè)用電量占到了本省76.7%，居民生活用電、第三產(chǎn)業(yè)和第一產(chǎn)業(yè)用電量分別占云網(wǎng)用電量的13.3%、9.1%和0.9%。從負(fù)荷特性來看，云南全網(wǎng)年負(fù)荷基本呈現(xiàn)較為規(guī)律的變化，2014年云南全網(wǎng)年負(fù)荷特性曲線如圖1。

圖1 2014年云南年負(fù)荷特性曲線

2 風(fēng)電與水電互補(bǔ)特性研究

2.1 風(fēng)水互補(bǔ)關(guān)系分析

2.1.1 年際互補(bǔ)關(guān)系

云南省氣候特征主要表現(xiàn)為干季和濕季交替，枯期 (12月～5月)流量較大時，即枯期降水較多的年份，平均風(fēng)速相對較小，反之異然；同時出現(xiàn)豐水大風(fēng)或者枯水小風(fēng)的年份較少。風(fēng)能和水能在年內(nèi)恰好構(gòu)成一個有機(jī)的互補(bǔ)體系。

2.1.2 年內(nèi)互補(bǔ)關(guān)系

云南省風(fēng)速和風(fēng)功率密度的年內(nèi)變化基本呈冬春季大，夏秋季小的特點(diǎn)，月風(fēng)功率密度最大月與最小月的差距較大，具有明顯的全年兩季風(fēng)特征。與此對應(yīng)，風(fēng)速、風(fēng)功率密度大的月份發(fā)電量較多，風(fēng)速、風(fēng)功率密度小的月份發(fā)電量較少。風(fēng)電、水電的年內(nèi)各月出力均呈現(xiàn)出明顯的“一峰一谷”形式，風(fēng)、水之間形成較為統(tǒng)一的互補(bǔ)關(guān)系。

2.1.3 日內(nèi)互補(bǔ)關(guān)系

云南省絕大多數(shù)中小水電為徑流式電站，沒有調(diào)節(jié)性能，其日出力特性主要受來水量的影響；而部分具有調(diào)節(jié)性能的三江干流水電，因?yàn)橐袚?dān)調(diào)峰調(diào)頻任務(wù)，其日出力特性主要受負(fù)荷及庫容水量影響。風(fēng)電在一天之內(nèi)的出力波動較大，豐枯期日出力曲線總趨勢較為相似，均呈現(xiàn)上午9～10點(diǎn)左右出力最小，隨后出力逐漸增大，下午至傍晚達(dá)到最大，然后出力逐漸減小。

從整體情況來看，無論沒有調(diào)節(jié)性能的中小水電或者是具有調(diào)節(jié)性能的三江干流大型水電站，在日出力特性上和風(fēng)電都沒有明顯的互補(bǔ)作用，但可以通過調(diào)整具有調(diào)節(jié)能力水電站的出力來平抑風(fēng)電出力的波動。

2.2 風(fēng)水聯(lián)合出力特性

根據(jù)前述風(fēng)電出力特性分析，逐年風(fēng)電出力曲線相同，利用小時數(shù)為2 173小時，豐枯電量比為38%：62%。風(fēng)電出力特性和水電出力特性在豐枯期呈現(xiàn)較好的互補(bǔ)特性。風(fēng)水聯(lián)合出力后，受風(fēng)水互補(bǔ)作用的影響，聯(lián)合出力特性得到一定程度地改善，由于云南省風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模有限，改善幅度不大。從豐枯電量比來看，水平年云南風(fēng)水聯(lián)合后豐期電量占全年電量比例約在62%～66%左右，較水電豐期電量占比減少2～3個百分點(diǎn)，從不同水文年出力特性來看，水平年風(fēng)水聯(lián)合后枯水年發(fā)電量約占平水年發(fā)電量的82%～ 84%左右。

2.3 小結(jié)

云南屬于典型的水電系統(tǒng)，受不同水文年來水及電站調(diào)節(jié)性能影響，不同水文年的供需存在較大差異。枯水年，水電、風(fēng)電全年均可以得到充分利用；平水年枯期，水電、風(fēng)電均可以充分利用，但豐期均有較大富余。建議國家能源主管部門，從風(fēng)水互補(bǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展、優(yōu)化風(fēng)電水電的聯(lián)合出力特性、減少全省豐期電量富余的角度出發(fā)，在基本保證三江干流水電站枯水年的出力和發(fā)電量的前提下，根據(jù)市場需要，合理安排三江干流水電站機(jī)組的投產(chǎn)時序。

3 結(jié)束語

“十三五”期間，平水年豐期云南水電和風(fēng)電均存在大量富余，同時面臨棄電問題，且如果西電東送規(guī)模或省內(nèi)用電負(fù)荷達(dá)不到預(yù)期，富余電量會進(jìn)一步增加。因此，若以綜合棄電量最少為原則，建議大力發(fā)展風(fēng)電、不發(fā)展中小水電。但由于風(fēng)電的隨機(jī)性、間歇性特點(diǎn)，其大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)安全穩(wěn)定會造成一定影響。因此，基于同為清潔能源的中小水電在可控性和穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢，綜合考慮風(fēng)水互補(bǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等因素，建議風(fēng)電及中小水電都適度發(fā)展。

[1] 水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.“十三五”風(fēng)電規(guī)劃和消納能力研究工作方案 [R].2014，9.

[2] 南方電網(wǎng)公司.南方電網(wǎng)電力工業(yè)發(fā)展 “十三五”及中長期規(guī)劃研究 [R].2014，11.

Research of Wind Power and Hydroelectric Power Complementary Coordination Characteristics

ZHU Li1，LIU Baolin2
(1.Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Kunming 650051，China；1.Yunnan Power Grid Planning＆Research Center，Kunming 650051，China)

According to the yunnan power structure and power demand situation，there has good feng shui complementary objective reality in Yunnan.The output characteristic and complementary characteristics of wind power and hydroelectric power was full analyzed and researched.The research for the overall development of wind power，hydro power scale and construction schedule to provide the reference.

power supply structure；complementary coordination characteristics；whole development

TM74

B

1006-7345(2015)06-0017-02

2015-07-29

朱麗 (1980)，女，碩士，工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司，從事電力調(diào)度、運(yùn)行方式、農(nóng)電指標(biāo)統(tǒng)計(jì)與分析、農(nóng)電政策研究工作 (e-mail)56858179＠qq.com。

劉寶林 (1980)，男，碩士，高級工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司規(guī)劃研究中心，從事新能源與節(jié)能研究工作 (e-mail) 63420387＠qq.com。