光伏发电与风光联合发电系统输出特性探究

孙仲钦

东莞市基叶光伏能源科技有限公司 广东东莞 523000

摘要：风电总体装机容量近几年飞速增长，大规模实施风电并网，对电力系统总体安全运行造成威胁，为能够解决这一问题，确保系统维持安全稳定的运行状态。本文主要探讨光伏发电和风光联合发电系统基本输出特性，可供业内相关人士参考。

关键词：发电系统；光伏发电；输出特性；风光联合

前言：

太阳能及风能等可再生能源近几年呈迅猛化的应用发展态势，为能够更加充分地利用这些能源，确保发电系统可以更为高效地运行，则对光伏发电和风光联合发电系统基本输出特性开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、光伏发电和风光联合发电系统基本输出特性

1.1在互补特性方面

结合图1当中所显示的50MW额定容量光伏电站、100MW额定容量风电场总体出力数据，获取光伏电站和风电场处于全年范围内各月实际发电量。从针对季节分布上，春冬季节风电场呈大发电量，而夏秋两季呈小发电量，相比较于光伏电站，每月风电场的发电量呈较大波动，12月、8月发电量呈最大差异（2398万kW·h）；光伏电站最小及最大的发电量分别处于春冬季、夏秋季。总体上有互补特性表现，各月实际发电量呈小波动，呈较高的整体出力[1]。结合图2当中显示关于风光联合发电系统当中最大的输出功率情况曲线图可了解到，风光联合之下出力最大数值比风光独立发电出力之下最大数值总和低，这就表明了风光资源处于时间分布层面存在着互不一致现象，二者整个峰值区域处于不同时段，风大光弱、光强风小，则风电及光电有互补性存在。

图1光伏电站和风电场与总体发电量情况数据示意图

图2风光联合发电系统当中最大的输出功率情况曲线图

1.2在汇聚效应方面

风光联合发电系统，内含集群形式的光伏电站及风电站。集群形式风光联合发电系统当中，光伏电站、风电场分别设3个、5个，光伏电站及风电场各自总体装机容量分别是350MW、2584MW。光伏电站及风电场总体出力方面存在着互补特性。那么，为能够精准衡量集群形式风光联合之下发电系统总体输出功率实际波动程度，需对评价指标予以定义后实施细致分析。针对最大的输出功率相应标幺数值，属于发电系统在全年范围内出力数值当中最大的一个输出功率点位功率值、额定的总体装机容量之间比值，将输出功率自身分散特征集中表现出来。最大及最小的输出功率呈越大差值，发电系统总体输出功率则呈更大的波动性。借助等效满发的小时数，对发电系统当中发电利用总体程度可起到衡量作用。针对持续出力整个曲线平面，它是以最大的输出功率及最大发电实际小时数为起始点，且呈非线性一种递减曲线，第一象限当中和横纵向坐标轴占据面积是发电系统实际发电量，选取最大的输出功率及最大发电实际小时数作为边界，把矩形区域确定下来，矩形面积则是上述功率及时段范围额定的一个发电量。对输出功率实际丰度予以定义，属于持续出力整个曲线当中第一象限总体面积，其处于矩形区域范围面积占比，可以将发电系统处于特定时期当中发电综合水平反映出来。以该部分指标为基础，定量确定该发电系统当中输出功率实际波动程度，实现对风光联合之下发电系统基本汇聚效应具体描述[2]。针对风电场的群风电总体出力方面，最大发电实际小时数约8517 h,比光伏发电高约4138 h。针对最大功率的标幺值方面，风电场却比光伏发电小。光伏发电和风光发电联合后，集群形式风光联合之下发电系统达到最大的输出功率实际标幺值约0.67,相比较与光伏发电、风电最大的输出功率，各降低6.94%、20.24%,总体波动性明显呈降低趋势。集群形式风光联合之下发电系统所达到最大发电实际小时数约8642h,这相比较于风电出力及光伏发电达到最大发电实际小时数，增幅各为1.5%、108.8%,相比较于光伏出力，它达到最大发电实际小时数约增长一倍。然而，针对于等效满发之下小时数及其输出功率实际丰度，虽然集群形式风光联合之下发电系统比风电场群更占据优势，但却略差于光伏电站群，如此表明了现阶段光伏电站及风电场实际容量配比未达到最优化。那么，综合评估各项评价指标基础上，集群形式风光联合之下发电系统实际输出功率明显比较集中，且整体变化趋势相对平缓，这就证明集群形式风光联合之下发电系统自身输出特性所产生波动性，要比单一风电场群、光伏电站群较弱，输出功率有突出的汇聚效应这一特性存在。

2、系统容量最优配比

集群形式风光联合之下发电系统自身输出特性若想确保实现最优化，且总体的汇聚效应能够更为突出，就应当以现有的风电场群为基础，将集群形式风光联合之下发电系统当中光伏电站群总体装机容量实际占比适当增加，结合以上各项指标，对集群形式风光联合之下发电系统实际输出波动基本特性产生变化趋势实施分析评价，便于将容量的最优匹配合理确定下来。结合图3当中所显示光伏电站群不同装机容量实际占比条件，可了解到集群形式风光联合之下发电系统当中最大的输出功率总体变化情况。因光伏电站的总体装机容量所占比例持续增长，最大的输出功率先降后升，光伏电站群总体装机容量所占比例达到13%情况下，最小值达0.687；处于0~13%范围呈缓降趋势，处于13%～32%范围呈缓升趋势，处于32%后期呈明显的增加趋势。光伏电站群实际装机容量，其在总体装机容量当中占比达到43%情况之下，最大的输出功率超出无光伏发电时候风电场群当中最大的相应输出功率。单纯考虑到评估最大的输出功率，则该数值达到最低条件下，光伏电站群总体达到最佳的装机容量，但等效满发此时的小时数和输出丰度未达到最优。光伏电站群实际装机容量所占比例增加情况下，该系统的等效满发实际小时数明显增加，增加趋势则呈相对较小

[3]。单纯考虑到评估等效满发实际小时数，则光伏电站群实际装机容量呈越高比例就越佳。但总体呈较小的增加趋势之下，证明对光伏电站群总体容量比增加实际敏感度呈降低趋势。此外，光伏电站实际装机容量所占比例持续增加情况下，系统所输出功率实际丰度呈先增后缓增、再减小这一趋势，光伏电站群实际装机容量32%占比条件下可达最大；13%～32%范围缓升，且上升幅度＜0.01%,等效满发实际小时数呈增加趋势，最大的输出功率则较小；处于32%后期阶段，急速下降；50%时候，下降到比单一的风电场群相比较小范围。充分考虑到各项指标基础上，针对光伏电站群而言，容量最优配比，即集群形式风光发电整个系统当中13%～32%（400~1 200 MW）。

图3系统最大的输出功率实际变化情况曲线图

3、结语

综上所述，经此次分析可了解到，光伏发电和风光联合发电系统基本输出特性集中表现为，风光资源处于时间分布层面存在着互不一致现象。同时，集群形式风光联合之下发电系统自身输出特性所产生波动性，要比单一风电场群、光伏电站群较弱，输出功率有突出的汇聚效应这一特性存在。此外，针对光伏电站群而言，集群形式风光发电整个系统当中13%～32%（400~1 200 MW）属于容量最优配比，此项参数可供参考。

参考文献：

[1]张亚丽.基于风光互补联合发电系统的研究[J].电工技术,2021(2

1):77-78,82.

[2]白卫刚.风光互补发电系统协调控制策略与并网研究[J].轻松学电脑,2021,000(009):P.1-1.

[3]林克曼,王召珩,吴峰,等.光伏-光热联合发电系统动态建模与功率协调控制[J].电力自动化设备,2021,41(9):110-117.