关于光伏与风力发电同时送出的特性研究

引言

随着我国经济的快速发展,经济增长与资源耗费和环境污染之间的矛盾愈发突出,自然资源的可持续利用已成为经济社会持续发展的关键,经济再生产越来越依赖于自然生态环境的优化和再生产。太阳能光伏电站和风力发电场的建设,正是把保护环境、优化生态与提高效率、发展经济统一起来,促进了资源的可持续供给。

本工程的建设有利于在持续利用资源的基础上,实现经济效益最大化、生态效益最大化和社会效益最大化,是发展地区绿色经济的需要。

1电网现状介绍

清远电网外联广西桂林,是西电东送的主要落点之一。目前全社会用电量180亿kw·h,用电最高负荷320万kw。福海光伏电站及福山(慧光）风电场地处清远"三连一阳"片区中的连州市,属于粤北地区较大的清洁能源送出基地,拥有水电、风电、光伏等清洁能源,装机容量一百多万千瓦。

2光伏和风电出力拟合研究

2.1福海光伏电站出力情况

福海光伏电站为拟建光伏项目,装机容量50MWp。根据对光照的研究资料,光伏电站年拟出力曲线如图1所示,由图可知,光伏电站出力与天气联系较为紧密,月平均出力最大值出现在夏季,为25MW左右,但是全年最大出力值出现在秋冬季,为32.5MW。

光伏电站冬季典型日出力曲线如图2所示,由图可知,最大出力为33.0MW(发生在11:00左右）,最大出力系数约为装机容量的66%。

光伏电站夏季典型日出力曲线如图3所示,由图可知,最大出力为30.1MW(发生在12:00左右）,最大出力系数约为装机容量的61%。

2.2连州福山(慧光）风电场出力情况

连州福山(慧光）风电场已建成投运,包含福山风电场及慧光风电场两期工程,总装机规模为100MW。根据风电场运行数据,福山(慧光）风电场年出力曲线如图4所示,风电最大出力出现在冬季。

风电场冬季典型日出力曲线如图5所示。风电场冬季典型日出力曲线显示,连州福山(慧光）风电场冬季最大出力为91MW(发生在08:00左右）,出力系数为装机容量的91%,全天平均出力系数为87.6%:08:00一17:00平均出力为87.8MW,白天平均出力系数约为87.8%。

风电场夏季典型日出力曲线如图6所示。风电场夏季典型日出力曲线显示,连州福山(慧光）风电场夏季最大出力为80MW(发生在19:00左右）,出力系数为装机容量的80%,全天平均出力系数为46.2%:08:00一17:00平均出力为42MW,白天平均出力系数约为42%。

2.3风光拟合出力

根据连州福山(慧光）风电场和福海光伏电站出力情况,拟合折算风光出力情况,冬季典型日联合模拟出力曲线如图7所示,夏季典型日联合模拟出力曲线如图8所示。结合模拟叠加出力曲线情况,在风光互补送出情况下,冬季联合出力最大值出现在白天,总出力为121.7MW,光伏出力为33MW(出力系数为66%）,风电出力为88.7MW(出力系数为88%）:夏季联合出力最大值出现在晚上,总出力为80.4MW,均为风电出力(出力系数为80%）。

图7冬季风光拟合出力模拟曲线

3电力送出及接入点分析

从清远全市电力平衡情况看,除丰水期外,清远220kV及以下电网总体呈现电力缺额现象,110kV电网则存在大量电力缺口。因此,福海光伏电站项目电力可全部在清远市电网消纳。从"三连"电力平衡结果来看,各种方式下均存在电力盈余。从连州电力平衡结果来看,冬大方式连州各电压等级电网均存在电力缺额,其他方式存在电力盈余,丰小方式下电力盈余达到最大。

图8夏季风光拟合出力模拟曲线

为简化电网接线,综合项目装机规模、出力特点升压站建设型式,结合项目地理位置和送电方向,考虑福海光伏电站项目以110kV一级电压等级接入系统。结合线路输送容量和风电场最终规模、接入系统电压等级,考虑连州福海光伏电站最终送出线路为一回。结合福海光伏电站送电方向和接入系统电压等级分析,连州福海光伏电站宜就近接入近区的连州电网:从连州市220kV及以下电网以及福海光伏电站的地理位置来看,可考虑直接接入福山风电升压站。

4研究的必要性及意义

本项目充分利用连州市当地的太阳能资源建设光伏电站,发出绿色无污染电力。经过对风力和光伏发电的出力研究,考虑电网的承受能力,选择技术经济性最优的风光同时送出方案,改善当地电力系统的能源结构,实现电力供应的多元化,提高电网中可再生能源发电的比例,优化电源结构,推动社会和经济的可持续发展。