基于风光火储为一体的多能互补电力研发分析

1、基于风光火储为一体的多能互补电力研发分析摘要：作为社会和经济发展的基础，能源问题始终是世界各国发展开发的重点，绿色发展理念之下，碳中和、碳达峰的概念愈发突出，电力发展领域也面临着全新的机遇和挑战。为了缓解传统石化能源日益紧张供给的局面，开发新能源加强新能源利用、促进清洁能源体系高效发展成为当今社会的必然选择。基于风光火储为一体的多能互补电力系统建设，充分发挥多能的互补优势，实现了能源的高效利用，同时也为我国电力系统建设提供了更多可能。不过当前在多能互补电力研发中依旧有很多难题亟待解决，本文以丁庄乡风光火储城市能源中心示范项目为例，深入探究风光火储一体多能互补内涵，并对多能互补电力研发的难题以及

2、规划思路进行分析，以期望为缓解能源紧张趋势促进电力系统实现可持续发展提供参考。关键词：风光火储多能互补发电建设前言多能互补是传统能源分布的拓展属于能源开发的新兴产业，通过多种能源资源的输入和融合在系统高度上实现综合互补利用，并通过一定的统筹安排以及能量配合关系转换获取高效的能源利用成果，实现多层效益叠加。风光火储一体化电力建设是利用大型综合能源基地，将火电、风电、光伏以及储能等可再生能源结合为一体的综合发电项目。整个项目的提出不仅实现了多种能源综合利用的互相补充，同时也提高了能源输出率和利用效率，是当今时代解决能源紧缺问题的重要手段。2016年6月，国家发改委、国家能源局发布的能源发展“十三五

3、”规划提出实施风光水火储多能互补工程；同年7月，关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见出台，将新能源利用推向了更高的台阶。丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目的规划建立，响应风光水火储多能互补工程建设号召，符合国家“两个一体化”要求，对优化能源配结构、实现“碳达峰、碳中和”目标起到积极推动作用。一、工程概述丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目位于德州市陵城区丁庄乡，该项目是集火电、风电、光伏和储能为一体的综合项目，其中，火力发电厂1座，华能德州电厂，装机容量2700兆瓦；风电场1个，装机容量100兆瓦；光伏电厂1个，装机容量320兆瓦（已并网200兆瓦，二期正在建设）；储能装置1套

4、，容量8兆瓦时。风电、光伏和储能并入220千伏客户升压站低压侧，通过220千伏送出线路与华能德州电厂并入220千伏望湖站高压侧。该项目充分利用本地已有火电的调节能力，再外加储能设备的调节能力，减轻了送受端系统的调峰压力，克服了光伏和风电的不可控性对电网的影响，实现风电和光伏平滑上网，减少对电网冲击，为实现碳达峰碳中和发挥重要作用。二、多能互补内涵1、填补多能互补智能调度技术空白随着供电需求的提升，我国电力系统面临着源网荷等环节难以实现高度协调电力系统综合利用率难以实现综合提升、各类电源难以达到深层次互补互济的尴尬局面，在此基础之上，以风光水火储一体化以及源网荷储一体化为主要内容的两个一体化实施

5、路径应运而生，为紧张的供电局面注入了全新的活力，是电力发展质量、效率双重提高的重要抓手，也是新型电力系统建设的重点发展方向。长期以来，能源领域中协同优化不足的情况非常常见，因此难以实现高效利用，风光火储为一体的多能互补电力研发构成了丰富的能源供给结构体系，实现了多种能源网荷深度的融合，完成了能源系统监视、控制以及管理流程的相互协调，丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目储能装置位于升压站内，光伏、风电、储能项目位置相对集中，探索储能和火电如何通过调度控制与新能源配合，填补了多能互补智能调度的技术空白，而且在此基础之上，多种能源相互促进、相互补充之间实现了阶梯利用，达到了一加一大于二的效果。2、

6、创新建设“新能源+”多能互补示范项目伴随着发改委能源局各项能源发展战略以及能源规划意见的出台实施，加速清洁能源基地建设、完善特高压远距离输电通道建设显示出了极为重要的作用，建立风光火储一体化能源互补发展格局，能够保证能源的平稳供应输出，并解决弃风弃光问题。丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目将光热、光伏、风电发电系统紧密结合，实现了风光热储多组态、多功能的深度探索，组件了可调节可调度的融合发电的新模式。1.打造清洁能源精品工程能源互补工程利用先进的基础设备和科学的管理模式，整合区域内的风能、太阳能多种能源资源，通过规划协调和协同管理，保证多种能源之间的交互影响和互补互济，在优化运行和协同管理

7、的基础之上提升了能源利用率，打造清洁能源精品工程，是未来能源发展的重点内容，也是推动清洁能源代替石油能源的关键所在。整个项目符合绿色低碳的发展原则，完成了清洁能源的调度和配置、实现了清洁电力的大规模消纳、突破了传统能源紧张约束的局面、保证了能源领域与生态环境的可持续发展。而且整个风光火储一体的多能互补电力研发过程中，以电力系统发展的客观规律为根本，坚守了安全底线，在确保电力系统稳定运行的前提下促进了能源的转型和绿色发展。三、多能互补电力研发中的难题1、新能源爆发式增长，反向推进难度大实际上我国新能源储备异常丰富，尤其是东北、西北、华北这三北地区的风电以及光伏能源，西北地区的水电资源有着得天独厚

8、的优势。这些地区我国可再生能源最为丰富的地区，也是清洁能源开发的主战场。但就目前发展形势来看，我国新能源近年来呈现出了爆发式增长的趋势，展现出了十分庞大的体量。但由于我国当前正处于多能互补项目实施的初期，所以基础设施配备不足，因此当地能源消纳能力较弱，且受到空间布局以及线路建设等限制，导致难以实现能源的深度利用。即便随着各项政策的出台以及多能互补模式的构建也很难在短期内解决新能源消纳能力薄弱的问题，这样一来，形成了反向力，导致整体推进难度受阻。1.发电价格尚未统一，释放成效影响大我国在资源配置上存在着地区性的差异，所以在电价实施上也并未形成统一的规范。通常情况下，各自运营单位会根据自己的生成成

9、本以及生产效益等指标设定电价标准，这样一来，导致众多供电企业竞相压价，影响了整体的收益成果难以深度发挥风光水储等多能互补系统建设的示范成效。而且根据当前形势来看在三北地区尤其是西北的众多省份，整个燃煤基准价要低于全国的平均水平，而就整体电力建设水平而言，组件价格频繁上涨也是影响电力定价的根本元素，相关调查结果显示，整个三北地区以及西北省份在平均电站建设上收益也是低于标准底线的。这对于刚刚迈入风光火储多能互补的行业来说，在发展领域上会遇到一定的瓶颈，导致整体建设受阻。而且目前在风光火处为一体的多能互补电力系统建设过程中，不论采用物理储能方式还是化学储能方式，技术成本相对较高，国家尚未建立起有效的

10、控制机制，所以在此过程当中对性需求难以满足，不过随着意识的逐渐提升，能源供给结构改革的推进互补协调能力也实现了逐步的提升1.系统运行缺乏验证，技术互补阻碍大伴随着政策的推进以及政府的支持众多大型地面电站以及基地项目建设如火如荼，风光火储一体的多能源互补也进入了一个全新的时代。不过，由于我国正处于多能互补建设初期，所以尚未建立起成熟的发展机制，因而多能互补系统示范工程在建设会受到行业标准以及经验不足、研发力度有限等因素的限制，因此在短时间内难以展现出明显的效果。且当今在能源互补技术上存在一定的局限性不仅整个工程建设缺乏统一的设计标准和验收标准，在技术规范以及运营维护标准也是摸着石头过河。而就整体

11、建设形式而言，想要实现多能互补的综合有效利用，理论基础和实践基础缺一不可，但当前整个系统运行当中缺乏试验平台的验证，导致整个工程的可靠性难以保证。1.能源输出效率不同，电网并网难度大整个风光火储多能源互补电力系统建设的过程当中由于互补能源电力输出存在一定的差异性，所以其稳定性和输电效率不尽相同。而就当前的建网建设而言未能保证将其转换成统一的输出功率和输电效率，所以导致并网难度较大。而且对于新能源发电来讲会受到在众多不确定因素的影响，尽管不同电源的出力间具备一定的互补特征，但不同的天气类型下会产生明显的波动性，其中恶劣天气的影响最为明显（如图1-3）。所以整个能源互补电力系统在此影响之下也具备不

12、稳定、间歇性等缺陷，而这些不稳定和间歇性直接导致电力输出功率稳定性和输电效率不同，这样一来，很多电网难以对其实现融合，影响了整体的建设和发展。+-&lf-J3）晴期1；h岀赴亠內电出”+,削畳團出冲!图1-3：各天气类型下风光典型出力曲线四、多能互补电力研发规划思路1、建立终端一体化集成供能系统整个风光火储都能互补并不是简单的能源叠加，想要实现工程质量的提升还应打破固有局限，突破固有认知，积极探索多能互补过程当中各种能源的配比问题，实现配比的科学化、合理化。此过程当中需要建立终端一体化集成的功能系统，并深度利用中国互联网+战略优势和国家智慧能源发展规划，构筑了能量生产、运输和利用等储能系统，彼

13、此配合、共同发挥、互相融合的能量互联网，并以此推动了整个风光国家火储系统多能互补体系的示范工程。整个系统建设的过程当中，应该充分考虑地区能源优势，将其可能利用的能源种类进行深度发挥，必要时配备一定的储能互补协调，进行综合优化保证外送出力曲线。丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目中，整个光伏电站利用华能德州电厂冷却湖，采用渔光互补的“光伏+”模式，利用高密度聚乙烯（HDPE）浮箱+支架式漂浮光伏系统组件了以汇流箱、单晶硅双玻电池组件、组串式逆变器为主的发电系统，且相关设备固定在水面漂浮体上，减少了土地资源浪费，同时对水体水质也不会构成破坏性，利用水面反射和水冷效应提升了发电量，有效减少水量蒸发

14、抑制水体富营养化，构建了环境保护、能源利用充分的双赢局面，且项目建成投产后不需消耗燃料，有效减少了运营维护成本。2、加大政策扶持力度确保政策落实行业的发展离不开政策的支持，近年来我国屡次颁发相关指导意见，为未来多能互补电力建设描绘美好蓝图，可见，风光火储为一体的多能互补电力研发已经成为我国新能源利用的重点战略。不过想要实现风光火储多能互补跨越式的发展，这其中离不开政府的支持，也离不开政策的保护，因而在未来相关部门应该给予重点关注重点支持，让各运营商看到希望，充满建设信心。该过程当中可以发布网上电价政策，引进社会资本参与建设，同时加大资金补贴力度，保证资金及时到位，为整个风光火储多能互补建设提供

15、有力支持。3、完善能源价格机制体现综合效益风光火储多能互补系统建设的过程当中，受电价影响较为明显。在基础之上通过对用户用电需求的分析，建立一种能源生产传输以及消费之间的关联，深入了解各个系统当中的固有生产成本转换效率以及交易价格信号建立相应的反馈机制。在此过程中可以通过交易价格信号反馈情况，在应对不同能源输送电能的过程当中，应综合考虑各个能源发电特性，以保证在不增加电网调峰压力的前提下优化配比方案，整个坚持电价上网、先进技术、智慧风场以及生态能源四个示范选择最低系统能源生产成本，实现综合效益的提升，通过降低自身成本来实现对价格信号的响应，完成电力供需关系的平衡。1.4、建立配套机制提高系统运行

16、水平从技术层次上，为了实现风光活储与多能互补，就必须做出相应的技术创新以达到将多项能源优势集成。一方面要综合风光火储各个能源的发电技术优点，一方面加强多能互补技术及其专用技术的研发，同时重视相应装置开发及其控制器配置，另外重视建立完善的试验平台，在系统使用之前进行有关技术、装置、控制系统的安全性试验，并利用子系统试验提升整个系统的运行管理水平。德州丁庄风电项目安装25台4兆瓦风机，单机容量为国内陆上风电之最，于2020年6月27日全部并网发电；320兆瓦水面光伏全部建成投产后将成为目前世界上单体最大的水面漂浮式光伏电站。项目建成后，可实现年发电量4.17亿千瓦时，节约标煤13.27万吨，环保经

17、济效益显著。该项目运用了多项科技创新、节能环保技术。光伏电站与风电场毗邻，选用世界先进的储能系统智能协调控制，成功实现“风光储同场”。1.完善标准体系规范电网接入行为风光火储为一体的多能互补电力建设面对的最大难题就是难以实现有好并网因此还需从根本入手打破不同能源部门或者企业之间的固化利益关系。为实现新能源发展目标，应该坚持发展大基地、依托大电网、融入大市场的发展战略，在进行大规模基地规划建设时依托多种能源互补技术，实现电网协调友好发展，保证个新能源送得出落得下用得上。同时清扫整个能源互补示范工程推进过程当中的障碍。同时，在电网建设方面应该积极发展智能电网建设，对当前电网设备进行友好改造，保证电

18、网在运行的过程当中拥有自动调风的能力，这样一来可以提升电网接入的适应性，保证不同能源产生的电能都能实现友好并网。例如丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目，充分利用当地已有火电的调节能力，再外加储能设备的调节能力，减轻了送受端系统的调峰压力，克服了光伏和风电的不可控性对电网的影响。加强优化示范工程规划项目监管目前，我国多能互补系统建设处于起步阶段，相应的监督机制和管理机制有所匮乏，想要促成其科学、可持续的发展，不仅要在摸索当中建立实践经验，更应该引进先进的设备以及技术，为整个系统建设提供有力支持，同时保证整个工程建设过程拥有统一的设计标准、验收标准，保证整个运营维护的过程建立起标准的运维模式以及盈利模式。这样一来能够促进风光火储一体多能互补电力研发建设的统一管理机制，从整体上促进行业发展。综述随着全球能源紧张局势的日益凸显，能源转型升级速度随之逐渐加快，电力系统构建过程当中基于风光火储为一体的多项能源互补战略提升了能源协同的利用率，也促进了可再生资源的最大化应用，是当前电力系统建设的坚实后盾。丁庄乡“风光火储”城市能源中心示范项目该项目完全符合国家“两个一体化”要求，整体建设过程当中围绕能源利用结构实现协同应用发展，同时借助先进的技术结合互联网+发展趋势对相关产业链进行优化，克服了光伏和风电的不可控性对电网的影响，深度