河南省宝丰县风光储一体化研究

摘要：本文为风光储一体化开发模式研究。开发宝丰县风电、光伏资源，并配套建设抽水蓄能电站，最终使宝丰县新能源完成电网友好型的高比例开发，可为河南省非水可再生能源占比的提升做出贡献。

关键词：宝丰县;风光储一体化;建设条件;经济效益

1 概述

宝丰县，隶属于河南省平顶山市，地处北纬33°47′～34°02′，东经112°43′～113°18′。宝丰县地处北纬33°47′～34°02′，东经112°43′～113°18′。位于河南省中西部外方山东麓，北依汝河，南临沙河。东和东南与平顶山市郊区接壤，南和西南与鲁山县、平顶山市区及石龙区相连，西北与汝州市交界，北和东北与郏县毗邻。东西长54km，南北宽27km，全县总面积722km2，其中城区面积12.7km2。

宝丰县地属暖温带，为半湿润大陆性季风气候，四季分明，以春旱多风，夏热多雨，秋温气爽，冬寒少雪为特征。年平均气温14.5℃，降水量769.6mm，日照2183.7h，无霜期215d。县内地势西高东低，西部最高山峰为宝丰与鲁山交界处的无名山峰，海拔740m，东部最高山峰为擂鼓台，海拔505m，最低处是东部闹店镇的洪寺营村，海拔98m。东、西部多山，中部平原与丘陵相间。

建设宝丰县风光储一体化多能互补基地是落实国家“碳达峰、碳中和”战略的需要，是推动火电大省河南省实现双碳目标保障未来能源电力发展的需要，响应能源产业转型发展要求，开创平顶山市能源革命新局面的需要，是乡村振兴推动建设“以人为本、环境舒适、配套完善、文明和谐”新宝丰的需要。

2 风光储项目选址

宝丰县风光储资源主要集中在西部观音堂乡区域，本次在宝丰县境内规划风电场、光伏电站和抽水蓄能电站装机容量分别为800MW、200MW和300MW。

2.1 风电场选址

1）观音堂乡栗树庙村150MW风电场址位于宝丰县观音堂乡，项目占地面积约2250亩，场区位于宝丰县西北部，与宝丰县城直线距离约30km，场区内大部分为丘陵高地。

2） 观音堂乡北水峪村250MW风电场址位于宝丰县观音堂乡，项目占地面积约4920亩，场区位于宝丰县西南部，与宝丰县城直线距离约28km，场区内大部分为丘陵高地。

3） 观音堂乡罗顶村220MW风电场址位于宝丰县观音堂乡，项目占地面积约4290亩，场区位于宝丰县西北部，与宝丰县城直线距离约29km，场区内大部分为丘陵高地。

4） 观音堂乡余家村180MW风电场址位于宝丰县观音堂乡，项目占地面积约3690亩，场区位于宝丰县西部，与宝丰县城直线距离约26km，场区内大部分为丘陵高地。

2.2 光伏电站选址

1） 观音堂乡马堂村150MW光伏电站位于宝丰县观音堂乡，项目占地面积约3790亩，场区位于宝丰县西部，与宝丰县城直线距离约23km，场区内大部分为丘陵缓坡地带。

2） 观音堂乡宋沟村50MW光伏电站位于宝丰县观音堂乡，项目占地面积约1250亩，场区位于宝丰县西部，与宝丰县城直线距离约26km，场区内大部分为丘陵缓坡地带。

2.3 抽水蓄能电站选址

2020年7月，国家发展改革委下达了水电前期工作2020年中央预算内投资计划，批准同意立项开展河南省抽水蓄能电站选点规划调整工作。2020年8月经招标确定中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司（以下简称“中南院”）和黄河勘测规划设计研究院有限公司共同承担本项目勘察设计工作，其中中南院为牵头单位。我公司随即牵头对河南全省抽水蓄能资源点进行了复查，共普查出基本具备抽水蓄能电站建设条件的资源点191个。在站点普查的基础上，根据站点的地理位置、地形地质条件、水源条件、工程布置条件、环境影响因素、接入系统等方面综合比较分析，梳理出了一批建设条件相对较好的站点。

3 建设条件分析

3.1 資源情况分析

河南省属风能资源可利用Ⅳ类地区，风电可开发资源总体条件一般，而且区域分布不均。随着我国风机制造技术的不断进步，河南省平原区100米高度年平均风速在4.8m/s～5.5m/s之间风能资源有望得以开发利用。对区域资源进行初步分析，河南省宝丰县平均风速在4.5m/s～6.0m/s之间，风功率密度在140W/m2～240W/m2之间。风能资源相对较丰富区域主要分布在宝丰县西部的山区。其中马堂乡风能资源相对最好，中、东部平原地区处于窝风区域，风能资源相对较差。

河南省太阳能资源属Ⅲ类地区，年平均太阳总辐射在4300～5000MJ/m2之间，多年平均光伏等效满负荷利用小时在900～1100小时。宝丰县多年太阳辐射分布基本稳定，其数值区间绝大部分稳定在4800MJ/m2左右，多年平均年日照百分率在41%～54%，年平均日照数2100h。宝丰县的太阳能资源属于C类“丰富”地区，太阳能资源具有一定的开发前景。宝丰西部马堂乡一带缓坡荒地较多，具备建设光伏电站场址。

3.2 发电量估算

宝丰县2025年风电规划装机容量力争达到800MW。结合全市风能资源分布特点和风机技术发展水平以及发展趋势，经测算，届时每年可为电网提供绿色电能约12亿kWh。

预计光伏电站建成后，总上网电量为2亿kWh，年等效满负荷利用小时为1000h，容量系数为0.115。

3.3 地质条件

根据区域地质资料，工程区及附近无大的活动性断裂与发震构造分布。依据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），拟建工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期为0.35s。根据《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》（DL/T 5335-2006）中区域构造稳定性分级，本区属区域构造稳定性好。

按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），本工程场地处于低山、丘陵区，地基土类型主要为中硬土～岩石，属对抗震一般地段。覆盖层厚度一般小于3.0m，局部大于3.5m，建筑场地类别为II类。设计地震分组为第一组。

场区内地貌类型为构造、剥蚀山地，为低山、丘陵地貌类型。地表植被覆盖较好，边坡整体基本稳定，场区不良地质作用不甚发育。

综上所述，场地基本稳定，较适宜本工程的建设。

3.4 施工安装条件

宝丰县交通运输条件便利，规划场址附近有多条省道通过，设备和施工资源可通过省道并结合乡村公路、机耕道路到达电站场址。现状通村道路宽度为3～4m宽，需进行拓宽，进场道路选择尽量避免房屋拆迁、不占农田。

施工用电可以从各规划施工场区附近的10kV线路引接至风电场建设场区，同时另需配置移动式柴油发电机作为备用。工程施工生活用水、生产用水可在靠近升压站附近打深井取水或修建蓄水池引用山涧泉水。工程建设所需砂石料、水泥、钢材、砖等建筑材料可从附近的乡镇进行购买。

4 一体化配置研究

本项目按风光水储一体化项目模式进行开发，利用抽水蓄能的调节作用，降低风电、光伏弃电率，使项目整体运行达到最优化。

4.1 调节机制研究

基地风电场及光伏电站出力具有较大随机性或间歇性，从出力理论分析和已有风电场及光伏电站实际运行情况看，本基地电力输送至电网后会对电网造成一定程度影响。因此，本阶段暂将基地出力与预测负荷相似度作为调节电站的调节机制进行研究。

本次研究引入了相关系数概念对基地出力与预测负荷相似度进行量化，对抽水蓄能调节基地风光出力效果进行评估。

4.2 基地一体化配置研究

基地产生的电力送至电网后可抽水蓄能电站的调节作用改善基地电力质量。抽水蓄能电站总装机容量300MW，满发能力为6h，抽水时长为8h。

根据已有资料对负荷进行预测，采用抽水蓄能电站以出力曲线和负荷曲线相关系数最大为原则对基地出力进行调节。通过抽水蓄能电站调节，基地出力与预测负荷相关性明显得到改善，曲线相似度更高，优化了基地出力，提升了电能质量。经初步测算，在抽水蓄能电站调节前基地风光出力与预测负荷相关性为0.35，调节后基地出力与预测负荷相关性为0.95。说明使用抽水蓄能电站的调节后，风电、光伏的出力与电网负荷匹配度更高，能够降低对电网的冲击，提高新能源出力的稳定性。

5 投资估算

宝丰县规划风电场单位千瓦投资在7200元/kW～8600元/kW之间，静态投资约65亿元。

光伏电站工程投资估算根据国家、部门和河南省现行有关规定和标准，并参考已建光伏发电项目造价水平进行匡算。经匡算，静态投资7.6亿元，单位千瓦投资3800元/kW。

抽水蓄能电站按单位千瓦投资6000元/kW匡算，工程静态总投资约18亿元。

6 经济效益与社会效益

6.1 经济效益

宝丰县规划风电场单位千瓦投资在7200元/kW～8600元/kW之间，2025年规划风电场全部建成投产，可带动固定资产投资约65亿元;光伏电站单位千瓦静态投资3800元/kW，全部建成投产，可带动固定资产投资约7.6亿元。运营期每年可为地方政府带来约5000万元的税收。

项目的建设会带动地区相关的建材、交通、装备制造等相关产业的发展，并对扩大就业和发展第三产业起到一定的促进作用，有利于地区经济的全面发展和社会进步。

风电和光伏场区按规划实施植被恢復，种植灌木、花草，结合当地的种植业和特色小镇规划等，可行成一个独特的旅游景点，从而促进当地旅游业的发展。

6.2 社会效益

风力和光伏发电是目前在技术上和经济上最具有开发价值的能源利用方式之一，发展风电和光伏可以节约常规能源，减少常规能源（主要是火电）消耗带来的环境能够污染和生态破坏。本次研究项目建设后带来的社会效益和环境效益主要指项目开发建设带来风机装备产业的市场发展、优化能源结构、促进风机技术进步、增加财务收入、提供劳动就业机会以及节能减排等方面的社会和环境效益。

7 结论建议

1） 利用宝丰县规划抽水蓄能电站未来的调节性能，配套建设风电、光伏项目，打造宝丰县风光储一体化基地，是宝丰县进一步提升新能源装机规模的有效方式。本阶段初步规划风电800MW、光伏200MW，抽蓄容量为300MW。

2） 宝丰县风电、光伏建设条件较好，项目发电量较高、项目投资相对较低，具备较好的经济效益。

3） 为响应国家碳达峰和碳中和的目标，促进河南省非水可再生能源占比，建议尽快启动规划项目的前期工作，争取省能源局开发指标。同时做好抽蓄电站的前期规划对接，尽快推动宝丰县风光储一体化项目的整体建设。

参考文献

[1]GB50021-2017《岩土工程勘察规范》[S]

[2]GB50797-2012《光伏发电站设计规范》[S]

[3]GB51096-2015《风力发电场设计规范》[S]

[4]NB/T10072-2018《抽水蓄能电站设计规范》[S]

作者简介：王桂林（1979-），男，硕士，高级工程师，研究方向水电站动能经济。