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综合比较各类可再生能源的利用,光伏和风电是其中技术最成熟的,也被视为未来最有前途的可再生能源利用技术。风能资源和光照资源都具有间断性和不稳定性的特点,然而全球某些地区从宏观上来看,风能资源和光照资源在地理分布上具有较大一致性,比如我国的“三北地区”,既是风能资源丰富的地区,又是太阳能资源丰富区,适合建设大规模风电场和光伏发电站。
在这些地区,可以充分利用风能与太阳能在地域上的重合性及时间上的互补性,建设风光互补电站,使电站整体出力区域平稳的同时,还可以降低投资、提高效益。
2、典型日太阳辐射日变化
对距离风电场最近的辐射观测站四个典型日的辐射日变化进行分析,该站2014年春分、夏至、秋分、冬至四个典型日辐照度日变化见下图。除秋分日受阴雨天气影响外,其余三个典型日辐照在12:00~13:00出现全天最大值,主要集中在10:00~15:00,占全天的60%以上(夏至),冬至日达90%以上。
从该风电场风速风功率月变化、日变化曲线(图1~ 3),以及辐射月变化、典型日日变化(图5~ 9),可以看出,风光资源在季节和昼夜的变化上存在互补性,尤其是昼夜变化的互补性尤为明显。在该风电场内建设光伏,可以起到平滑出力曲线,使得输出功率趋于稳定,缓解独立采用风电或光伏所产生的由季节、昼夜、天气等因素带来的波动问题,使得风电和光伏形成互补。
五、风电场各月最大出力
该风电场2014年各月最大出力发生的时间为:1月、2月、5月、12月发生在19:00,3月发生在20:00,4月、9月发生在12:00,6月、11月发生在17:00,7月发生在23:00,8月发生在6:00,10月发生在1:00,即除4月、9月,其他各月最大出力均发生在光伏电站不发电或者发电很少的时间。
(受该地区限电影响,获取到的发电量并不能完全反映风电场的真实情况)。
对光伏电站出力比较集中的时间段内(9:00~15:00),风电场的出力进行分析,筛选出风电场出力大于9万kW发生小时数见下表。
风电场出力大于9万kW发生小时数仅占光伏电站出力集中的时间段(9:00~15:00)的2.69%,考虑光伏电站的系统效率损失及逐年衰减,保守考虑可在风电场场内空地建设1万kW光伏电站,以1回集电线路接入原有升压站,与风电场工程共用一台100MVA的主变压器。
六、经济性分析
若在该风电场内建设1万kW光伏电站,可利用已建成的升压站及主要电气设备,站内新增35kV开关柜及保护测控装置、关口计量表、光功率预测系统以及协调控制系统等设备即可。同时可利用风电场内已修建好的进站道路和风机之间的道路,运行维护人员也可与风电场共用。经估算,与独立建设的1万kW光伏电站相比,投资可下降约8%~10%。
结语
初步分析,在不考虑未来限电的情况下,在该风电场内补充建设1万kW光伏电站是可行的。
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