风电与水电互补协调特性研究

朱丽，刘宝林

(1.云南电网有限责任公司，昆明 650051；2.云南电网有限责任公司电网规划研究中心，昆明 650051)

风电与水电互补协调特性研究

朱丽1，刘宝林2

(1.云南电网有限责任公司，昆明 650051；2.云南电网有限责任公司电网规划研究中心，昆明 650051)

根据云南电源结构和电力需求情况，得出云南风水互补现状。充分对云南风水互补关系和风水联合出力特性进行分析研究，为后期统筹开发风电、水电电源规模和建设时序提供参考。

电源结构；互补协调特性；统筹开发

0 前言

近年来，云南电力产能过剩情况严重，2015年云南省风电装机341万千瓦，云南省水电和风电在电源结构中的占比均较高，装机规模也较大，具备较好的风水互补客观条件。云南受电源结构和电源调节性能影响，丰枯矛盾较为突出，特别是平水年丰期风电、水电存在大量富余，难以完全消纳为促进风电、水电的有序开发和充分利用，提高云南可再生能源的消纳能力，应开展云南风电水电互补特性的研究。

1 云南电源结构与负荷结构

1.1 2014年装机规模及占比

截至2014年底，云南省发电装机总容量为7 071万千瓦，其中水电装机容量5 361万千瓦，占75.8%；火电装机容量1 240万千瓦，占17.5%；风电装机容量280万千瓦，占4.0%；太阳能装机容量28万千瓦，占0.4%；其它电源装机容量162万千瓦，占2.3%。

1.2 云南省区负荷结构现状

2014年，云南电网区域内全社会用电量为1 529亿千瓦时，年最大负荷为2 549万千瓦。从分产业用电情况看，云南省第二产业用电量占到了本省76.7%，居民生活用电、第三产业和第一产业用电量分别占云网用电量的13.3%、9.1%和0.9%。从负荷特性来看，云南全网年负荷基本呈现较为规律的变化，2014年云南全网年负荷特性曲线如图1。

图1 2014年云南年负荷特性曲线

2 风电与水电互补特性研究

2.1 风水互补关系分析

2.1.1 年际互补关系

云南省气候特征主要表现为干季和湿季交替，枯期 (12月～5月)流量较大时，即枯期降水较多的年份，平均风速相对较小，反之异然；同时出现丰水大风或者枯水小风的年份较少。风能和水能在年内恰好构成一个有机的互补体系。

2.1.2 年内互补关系

云南省风速和风功率密度的年内变化基本呈冬春季大，夏秋季小的特点，月风功率密度最大月与最小月的差距较大，具有明显的全年两季风特征。与此对应，风速、风功率密度大的月份发电量较多，风速、风功率密度小的月份发电量较少。风电、水电的年内各月出力均呈现出明显的“一峰一谷”形式，风、水之间形成较为统一的互补关系。

2.1.3 日内互补关系

云南省绝大多数中小水电为径流式电站，没有调节性能，其日出力特性主要受来水量的影响；而部分具有调节性能的三江干流水电，因为要承担调峰调频任务，其日出力特性主要受负荷及库容水量影响。风电在一天之内的出力波动较大，丰枯期日出力曲线总趋势较为相似，均呈现上午9～10点左右出力最小，随后出力逐渐增大，下午至傍晚达到最大，然后出力逐渐减小。

从整体情况来看，无论没有调节性能的中小水电或者是具有调节性能的三江干流大型水电站，在日出力特性上和风电都没有明显的互补作用，但可以通过调整具有调节能力水电站的出力来平抑风电出力的波动。

2.2 风水联合出力特性

根据前述风电出力特性分析，逐年风电出力曲线相同，利用小时数为2 173小时，丰枯电量比为38%：62%。风电出力特性和水电出力特性在丰枯期呈现较好的互补特性。风水联合出力后，受风水互补作用的影响，联合出力特性得到一定程度地改善，由于云南省风电装机规模有限，改善幅度不大。从丰枯电量比来看，水平年云南风水联合后丰期电量占全年电量比例约在62%～66%左右，较水电丰期电量占比减少2～3个百分点，从不同水文年出力特性来看，水平年风水联合后枯水年发电量约占平水年发电量的82%～ 84%左右。

2.3 小结

云南属于典型的水电系统，受不同水文年来水及电站调节性能影响，不同水文年的供需存在较大差异。枯水年，水电、风电全年均可以得到充分利用；平水年枯期，水电、风电均可以充分利用，但丰期均有较大富余。建议国家能源主管部门，从风水互补协调发展、优化风电水电的联合出力特性、减少全省丰期电量富余的角度出发，在基本保证三江干流水电站枯水年的出力和发电量的前提下，根据市场需要，合理安排三江干流水电站机组的投产时序。

3 结束语

“十三五”期间，平水年丰期云南水电和风电均存在大量富余，同时面临弃电问题，且如果西电东送规模或省内用电负荷达不到预期，富余电量会进一步增加。因此，若以综合弃电量最少为原则，建议大力发展风电、不发展中小水电。但由于风电的随机性、间歇性特点，其大规模并网对电网安全稳定会造成一定影响。因此，基于同为清洁能源的中小水电在可控性和稳定性方面的优势，综合考虑风水互补协调发展、电网安全稳定运行等因素，建议风电及中小水电都适度发展。

[1] 水利水电规划设计总院.“十三五”风电规划和消纳能力研究工作方案 [R].2014，9.

[2] 南方电网公司.南方电网电力工业发展 “十三五”及中长期规划研究 [R].2014，11.

Research of Wind Power and Hydroelectric Power Complementary Coordination Characteristics

ZHU Li1，LIU Baolin2
(1.Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Kunming 650051，China；1.Yunnan Power Grid Planning＆Research Center，Kunming 650051，China)

According to the yunnan power structure and power demand situation，there has good feng shui complementary objective reality in Yunnan.The output characteristic and complementary characteristics of wind power and hydroelectric power was full analyzed and researched.The research for the overall development of wind power，hydro power scale and construction schedule to provide the reference.

power supply structure；complementary coordination characteristics；whole development

TM74

B

1006-7345(2015)06-0017-02

2015-07-29

朱丽 (1980)，女，硕士，工程师，云南电网有限责任公司，从事电力调度、运行方式、农电指标统计与分析、农电政策研究工作 (e-mail)56858179＠qq.com。

刘宝林 (1980)，男，硕士，高级工程师，云南电网有限责任公司规划研究中心，从事新能源与节能研究工作 (e-mail) 63420387＠qq.com。