光伏电站接入光照水电站的水光互补分析.pdf
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1、94第 46 卷 第 10 期2023 年 10 月Vol.46No.10Oct.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation0 引言根据国家“30,60”碳达峰、碳中和战略规划,到2030 年末,风电、光伏等新能源电源的装机总容量将超过 12 亿 kW,占一次能源的消费比重将达到 25%左右1,2。光伏、风电新能源电源的出力因受阳光、风力的随机性和不确定影响,天生具有间歇性、不稳定性和随机性,且相关电气设备的抗干扰能力及系统稳定支撑能力较弱,若通过新建长距离高压送电线路直接将如此大规模的新能源电源接入电网
2、,将对电网潮流、频率和电压产生较大影响,对电网稳定性造成威胁3-5,同时,高昂的送出通道建设费将大大提高新能源项目每千瓦的投资指标,甚至造成项目因为经济指标不达标而无法获批。因此,研究大规模大容量新能源项目的送出消纳方式显得尤为重要。水电站具有运行灵活、启动迅速、较快适应负荷变动等特点,可对不稳定的新能源电源进行补偿。利用水能、光能的互补性,依托水轮发电机组的快速调节能力,当光伏电站出力发生变化时调整水电站的有功出力进行补偿,实现水光互补发电,达到平滑光伏出力曲线、提高光伏发电质量的目的6,7。本文通过分析研究将新建的大规模新能源电站接入附近已有水电站,利用水电站原有送出通道的空闲裕度,将新能
3、源发电与水电发电打捆联合送出这一新模式,并通过多方面影响因素的分析,探讨水光互补开发模式。1 工程概况光伏电站拟装机规模为 300 MWp,采用 445 Wp单晶硅光伏组件,运行期 20 年平均年上网电量约30 753.64 万 kW h,等效满负荷年利用小时数为1 015.72 h。本项目采用水光互补模式开发,本光伏电站与光照水电站同属于一家发电企业且本光伏电站与光照水电站相距较近,光照水电站前期已采用500 kV 电压等级接入南方电网。光伏电站初拟以 1回长约 4 km 的 500 kV 架空线路(导线截面 4300 m2)接入光照水电站 500 kV 备用间隔,与光照水电站联合送出接入南
4、方电网,充分发挥水电的调节能力,达到水光互补的目的。2 水电站接入光伏的基础条件分析2.1 水电站电力运行现状 光照水电站的工程任务主要为发电,兼顾航运。电站装机总容量 1 040 MW,机组台数 4 台,多年平均发电量 27.54 亿 kW h,保证出力 180.2 MW,调节库容 20.37 亿 m3。根据 20152019 年光照水电站各月出力的均值统计,7 月出力最大,5 月、11 月出力最小;5 年的年平均接近满发小时数(按装机容量的 90%计)376 h,占白昼时间(按日 12 h)的比例收稿日期:2023-07-20作者简介:范开明(1987-),男,高级工程师,从事水利水电工程
5、电气工作。光伏电站接入光照水电站的水光互补分析范开明,黄滔滔(中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081)摘 要:光伏电站拟通过接入现有光照水电站备用间隔,利用水电站原有送出通道联合送出。本文从水电站运行现状和送出通道利用情况分析了光伏电站接入的基础条件。从弃水弃光率指标分析了光伏配置规模。对水电站库容、出力和对下游梯级电站补水进行了接入光伏后的受影响程度分析。分析表明,在合理的配置规模及合适的调度运行方式下,光伏电站可采用水光互补开发模式。关键词:水电站;光伏电站;联合送出;水光互补中图分类号:TV736文献标识码:B文章编号:1672-5387(2023)10-009
6、4-03D O I:10.13599/ki.11-5130.2023.10.02995第 46 卷水 电 站 机 电 技 术为 8.58%,其中 2017 年最多(21.42%),2015 年次之(15.34%)。光照水电站近 5 年月平均出力见图 1。图 1 光照水电站近 5 年月平均出力折线图(20152019 年)2.2 水电站送出通道利用现状光照水电站在整个贵州电网主要承担调峰、调频、事故备用和改善电网运行条件的作用,根据收集的光照水电站 20152019 年的运行资料来看,光照水电站 2015 年、2016 年送出线路通道容量为1 630 MW,20172019 年送出线路通道容量为
7、1 170 MW。近 5 年通道利用率在 12.6%25.0%之间8,其小时累计的 5 年平均通道利用率为 19.2%,可见“水光互补”有一定的通道条件。光照水电站近 5 年送出通道利用率见表 1。表 1 光照水电站近 5 年送出通道利用率年份通道利用率(小时累计)/%201518.5201612.6201725.0201821.9201917.9平均19.23 水光互补规模配置分析3.1 配置原则为充分利用太阳能资源,发展非水可再生能源,水电站配置光伏装机规模的原则如下:(1)光照水电站“水光互补”时的通道容量按水电站装机容量(1 040 MW)考虑,总出力原则上不超过水电站最大出力,不额外
8、占用电力输送通道容量。(2)北盘江梯级电站是贵州电网的关键电源,其功能与作用应尽量不变;因此,光照水库及水电站在北盘江梯级中的作用不变8,9,逐月平均出力过程考虑整个北盘江梯级水电站的协调运行,其月或旬的水量保持原有的平衡不变。(3)通过“水光互补”协调方式,按在通道容量一定的前提下,发挥光照水电站的“可调节性、启动迅速、调度灵活”等特性,实施对光伏出力的调节,并使光伏发电量多年平均吸纳率控制在 95%左右。实际调度时,应结合水电具体的来水及库容等情况,相应核定其吸纳率。3.2 弃水及弃光率分析根据光照水电站长系列径流调节计算成果,按出力过程选择丰、平、枯典型年。同时,根据光照水电站 2015
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