一種風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電互補(bǔ)系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]自丹麥學(xué)者1981年提出風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的設(shè)想以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在此領(lǐng)域開展了許多 研究工作，取得了許多重大研究成果，近年的研究主要集中在系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和資源合理 配置方面。國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)通過(guò)模擬不同系統(tǒng)配置的性能參數(shù)、供電成本等，利用功率 匹配法和能量匹配法，推出一些計(jì)算風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)最佳配置的大型軟件，其中以美國(guó)可再 生能源研究實(shí)驗(yàn)室合作開發(fā)的hybrid2軟件功能最為強(qiáng)大和出色。在風(fēng)光互補(bǔ)優(yōu)化匹配 計(jì)算、系統(tǒng)控制方面，國(guó)內(nèi)許多科研院所也開展了大量的研究工作，取得了一些技術(shù)上的突 破。
[0003]目前，我國(guó)離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)覆蓋 不到的邊遠(yuǎn)村落、通信基站、路燈邊防哨所等邊遠(yuǎn)地區(qū)的獨(dú)立供電系統(tǒng)，其系統(tǒng)匹配由氣象 資料、太陽(yáng)日輻射、風(fēng)頻分布、地理?xiàng)l件、負(fù)荷狀況優(yōu)化配置。具有代表性的如：裝機(jī)100kw 的西藏那曲雙湖風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站，廣州華南快速干線、湖南邵永(邵陽(yáng)至永州）等高速公路 的全程監(jiān)控風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，上海、天津、長(zhǎng)沙、鄂爾多斯等地的風(fēng)光互補(bǔ)路燈，渤海石油 平臺(tái)風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，洪湖風(fēng)光互補(bǔ)漁船供電系統(tǒng)等。
[0004] 自2004年底我國(guó)第1個(gè)并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)光互補(bǔ)示范電站一一華能南澳54麗/ lOOkWp風(fēng)光互補(bǔ)電站投運(yùn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年風(fēng)光互補(bǔ)示范電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，伴隨著光伏 組件價(jià)格的下降和技術(shù)研究的深入，近年來(lái)，多家發(fā)電公司開始大力推進(jìn)大型并網(wǎng)風(fēng)光互 補(bǔ)電站的建設(shè)。目前建成的風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)電站主要有：河北尚義國(guó)華風(fēng)電場(chǎng)的2.5MW風(fēng)光 互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電電站(風(fēng)電1. 5麗，光伏發(fā)電lMffp);山西國(guó)際電力集團(tuán)右玉縣小五臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng) 光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目（光伏規(guī)劃20麗?，一期10麗？ ；風(fēng)電已投產(chǎn)33\1.25麗=41.25麗）； 華電內(nèi)蒙古能源有限公司二連浩特風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電項(xiàng)目一期工程(風(fēng)電50MW，光伏22Mffp);中 國(guó)節(jié)能環(huán)保集團(tuán)公司玉門昌馬山風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)光互補(bǔ)項(xiàng)目，一期工程光伏裝機(jī)10MWP。
[0005] 很多科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)都對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究，包括總結(jié)和設(shè) 計(jì)出了許多數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了許多系統(tǒng)仿真工作等，在風(fēng)光資源的評(píng)價(jià)、風(fēng)光如何有效匹配 上，提出了許多好的方法和措施。但這些方法都是以供電可靠性為約束條件，以成本為 目標(biāo)，屬于單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。很多情況下，供電可靠性也是目標(biāo)，因此，風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng) 系統(tǒng)容量配置，可看作多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。目前，多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的理論和模型還沒(méi)能在 實(shí)際中得到應(yīng)用，而只是仿真獲得好的效果。
[0006] 大型并網(wǎng)的風(fēng)光互補(bǔ)電站的優(yōu)化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真、實(shí)驗(yàn)?zāi)M、控制策略和控制方法 的研究還非常少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是針對(duì)目前風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電大型并網(wǎng)系統(tǒng)容量配置存在的不足之處， 提出一種有效利用風(fēng)能和光能的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的：通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站出力特性進(jìn)行分析，單獨(dú) 的風(fēng)電場(chǎng)和單獨(dú)的光伏電站在多數(shù)情況下均處于低負(fù)荷運(yùn)行。各風(fēng)電場(chǎng)負(fù)荷率為0-50%之 間的情況累計(jì)達(dá)到了 80%左右，也就是說(shuō)各風(fēng)電場(chǎng)全年只有不到20%的時(shí)間運(yùn)行在50%額 定負(fù)荷以上。風(fēng)電場(chǎng)變電站大多數(shù)情況下處于欠負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。光伏電站白天負(fù)荷率比風(fēng) 電場(chǎng)稍高，光伏電站的負(fù)荷率為0-70%之間的情況累計(jì)達(dá)到了 85%以上，光伏電站全年有 85%以上的時(shí)間運(yùn)行在70%額定負(fù)荷以下。電站送變電設(shè)施均沒(méi)有達(dá)到額定運(yùn)行容量，造 成了一定的浪費(fèi)，如果采用風(fēng)光互補(bǔ)的形式，至少可以節(jié)省一定的投資，充分發(fā)揮設(shè)備的價(jià) 值。
[0009] 本發(fā)明技術(shù)方案的特征在于：科學(xué)確定風(fēng)光互補(bǔ)電站容量配比，該配比原則就 是：利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在時(shí)間上的互補(bǔ)性，充分利用電站輸變電系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)平均負(fù) 荷選取負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí)的負(fù)荷率較為合適，實(shí)驗(yàn)得出風(fēng)光容量配比公式如下： P=[Z-F*K1]/K2;P-光伏系統(tǒng)配備容量，Z-風(fēng)電場(chǎng)主變?nèi)萘?，F(xiàn)-風(fēng)電場(chǎng)容量，K1-風(fēng)電 場(chǎng)負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí)的負(fù)荷率，K2-光伏電站系統(tǒng)效率0. 75。
[0010] 本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于： 1)根據(jù)對(duì)有關(guān)風(fēng)電場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電場(chǎng)主變負(fù)載率最高也僅為30. 34%，配比適當(dāng)容量的 光伏發(fā)電系統(tǒng)形成風(fēng)光互補(bǔ)電站后，其電站負(fù)載率有明顯上升，均超過(guò)了 55%，風(fēng)光互補(bǔ)電 站整體出力小于等于各風(fēng)電場(chǎng)主變?nèi)萘康那闆r累計(jì)均在90%左右，也就說(shuō)全年只有10%左 右的時(shí)間出力超過(guò)了風(fēng)電場(chǎng)變電站主變的容量，大大提高了對(duì)儲(chǔ)存電量的有效利用。
[0011] 2)最佳容量配比選擇合理，在實(shí)際運(yùn)行中，因?yàn)轱L(fēng)光互補(bǔ)電站整體出力大于電站 主變?nèi)萘慷斐傻臈夒婋娏枯^少，減少了電量浪費(fèi)現(xiàn)象。
[0012] 3)按照本發(fā)明風(fēng)光容量配比公式對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行最佳容量配比，其經(jīng)濟(jì)效益可得到 大幅提升，利潤(rùn)率平均增幅達(dá)20%左右。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】結(jié)合實(shí)施例加以說(shuō)明。
[0014] 實(shí)施例1 我們按照風(fēng)光容量配比公式：P=[Z_F*K1]/K2,P-光伏系統(tǒng)配備容量，Z-風(fēng)電場(chǎng)主 變?nèi)萘?，F(xiàn)-風(fēng)電場(chǎng)容量，K1-風(fēng)電場(chǎng)負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí)的負(fù)荷率，K2-光伏電站 系統(tǒng)效率0.75,對(duì)中鋁寧夏能源集團(tuán)的太陽(yáng)山、紅寺堡、長(zhǎng)山頭、麻黃山、賀蘭山、阿左旗六 個(gè)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行了風(fēng)光互補(bǔ)容量最佳配比，按上述風(fēng)光容量配比公式進(jìn)行計(jì)算，得到各個(gè)風(fēng) 電場(chǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站容量配比表如下： 表1風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)理論配比表
從表中可以看出，風(fēng)資源較好的地區(qū)，同樣風(fēng)電裝機(jī)容量的風(fēng)光互補(bǔ)電站中光伏系統(tǒng) 配比容量較?。伙L(fēng)資源較差的地區(qū)，同樣風(fēng)電裝機(jī)容量的風(fēng)光互補(bǔ)電站中光伏系統(tǒng)配比容 量較大。
[0015] 表2各風(fēng)電場(chǎng)技術(shù)配比容量下的光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)算表(增值稅減半）
通過(guò)本項(xiàng)目的研究分析，表明中鋁寧夏集團(tuán)公司所屬各風(fēng)電場(chǎng)在變電站主變?nèi)萘坎粩U(kuò) 容的情況下，在風(fēng)場(chǎng)內(nèi)增加一定容量的光伏發(fā)電設(shè)備，不僅能提高土地的使用效率，也充分 開發(fā)利用了太陽(yáng)能資源，有效減少了由于單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電產(chǎn)生的負(fù)荷波動(dòng)性，能有 效提高變電站的負(fù)載率，提高輸電設(shè)備的使用率，在技術(shù)上是可行的。按照本發(fā)明風(fēng)光容量 配比公式對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行最佳容量配比，其經(jīng)濟(jì)效益可得到大幅提升，利潤(rùn)率平均增幅達(dá)20% 左右。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)，其特征在于：該技術(shù)方案利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在時(shí)間 上的互補(bǔ)性，充分利用電站輸變電系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)平均負(fù)荷選取負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí) 的負(fù)荷率較為合適，實(shí)驗(yàn)得出風(fēng)光容量配比公式如下：P=[Z-F*K1]/K2;P-光伏系統(tǒng)配備 容量，Z-風(fēng)電場(chǎng)主變?nèi)萘?，F(xiàn)-風(fēng)電場(chǎng)容量，K1-風(fēng)電場(chǎng)負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí)的負(fù) 荷率，K2-光伏電站系統(tǒng)效率0. 75。
【專利摘要】一種風(fēng)光發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)，該技術(shù)方案利用風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在時(shí)間上的互補(bǔ)性，充分利用電站輸變電系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)平均負(fù)荷選取負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí)的負(fù)荷率較為合適，實(shí)驗(yàn)得出風(fēng)光容量配比公式如下：P=[Z-F*K1]/K2；P–光伏系統(tǒng)配備容量，Z-風(fēng)電場(chǎng)主變?nèi)萘?，F(xiàn)-風(fēng)電場(chǎng)容量，K1-風(fēng)電場(chǎng)負(fù)荷率占比累積達(dá)到80%時(shí)的負(fù)荷率，K2-光伏電站系統(tǒng)效率0.75。按照本發(fā)明風(fēng)光容量配比公式對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行最佳容量配比，大大提高了對(duì)儲(chǔ)存電量的有效利用，減少了電量浪費(fèi)現(xiàn)象，其經(jīng)濟(jì)效益可得到大幅提升，利潤(rùn)率平均增幅達(dá)20%左右。
【IPC分類】H02J7/35, H02J3/38
【公開號(hào)】CN105356580
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510819976
【發(fā)明人】韓寶云, 楊中其, 馮奇峰, 吳解萍, 吳光雄, 王耀賢, 羅芳, 劉鵬
【申請(qǐng)人】中鋁寧夏能源集團(tuán)有限公司, 寧夏新能源研究院（有限公司）
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年11月24日