流域水风光多能互补清洁能源基地发展情况浅谈

李雨抒 李卫兵 邓友汉 蒋定国 汪磊

摘 要：从源网荷储一体化和多能互补发展的政策环境出发，结合我国水风光的资源分布和发电情况，分析将大型流域水电站周边一定范围内的光伏、风电就近接入水电站汇集打捆送出的优势，梳理了流域水风光多能互补清洁能源基地的开发原则和开发模式，分析了水风光出力互补特性。以雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地为例，总结典型流域水风光多能互补清洁能源基地的建设运行情况。

关键词：流域；多能互补；电力保障；出力互补；新能源消纳

中图分类号：TM715 文献标志码：A

能源是国民经济的命脉，我国“十一五”“十二五”

“十三五”规划纲要分别提出构建稳定经济清洁的能源供应体系、安全稳定经济清洁的现代能源产业体系、清洁低碳安全高效的现代能源体系，“十四五”规划纲要指出要加快现代能源体系的建设[1]。国家发展改革委提出以新能源为主体的新型电力系统作为新型能源体系的中心环节[2]，推动电力供应保障支撑体系、新能源高效开发利用体系、储能规模化布局应用体系、电力系统智慧化运行体系四大体系建设[3]。在加速能源改革和供能方式多元化发展的大背景下，我国正在大力发展可再生能源，而多能互补具备优化各类电源规模配比、提升可再生能源消纳水平等多重优势，未来国家电源建设可以进一步推进多能互补清洁能源基地建设。

1 流域水风光多能互补清洁能源基地概念演进

1.1 国家政策环境

2020年8月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于开展“风光水火储一体化”“源网荷储一体化”的指导意见（征求意见稿）》，提出研究就近打捆新能源电力“一体化”实施方案。2021年3月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》（发改能源规〔2021〕280号），提出了源网荷储一体化和多能互补的实施路径，对域（省）级、市（县）级、园区（居民区）级源网荷储一体化、风光储一体化、风光水（储）一体化、风光火（储）一体化提出了具体要求，明确源网荷储一体化和多能互补项目规划与国家和地方电力发展规划、可再生能源规划等的衔接，按照“试点先行，逐步推广”原则，将具备条件的项目优先纳入国家电力发展规规划。

为实现“碳达峰”“碳中和”目标愿景，国家发展改革委、国家能源局拟结合电力发展“十四五”规划编制工作，推动电力源网荷储一体化和多能互补发展，这对于促进我国能源转型和经济社会发展，助力“双碳”目标实现，构建清洁低碳、安全高效的能源体系具有重要意义。

2022年3月，国家能源局下发《关于开展全国主要流域可再生能源一体化规划研究工作有关事项的通知》，第一次正式提出在长江流域、黄河流域、珠江流域、东北诸河、东南沿海诸河、西南主要河流和西北主要河流等七大流域开展水风光可再生能源一体化规划，鼓励依托主要流域水电开发，充分利用流域内丰富且具备灵活调节能力的水电站，兼顾具有调节能力的火电，在合理范围内配套建设水风光多能互补综合开发基地，实现水风光多能互补资源配置、规划建设、调度运行和消纳，提高水风光等可再生能源的开发经济性和外送通道能力，提升水风光等可再生能源的装机规模、经济竞争力和发电质量，进一步加快可再生能源大规模高比例发展进程，为后续建设流域水风光多能互补清洁能源基地打下基础。

流域水风光多能互补清洁能源基地通过打包大型流域水电站周边的光伏、风电、抽蓄等资源，实现将流域内丰富且具备灵活调节能力的水电站与水电站周边丰富的新能源资源打包建设发电。通过多能互补、规模化的形式实现水风光资源的优势互补，节省输电线路投资，提高新能源的消纳和存储能力，是破解清洁能源高质量发展的关键，也是推动清洁能源大规模集中开发的重大创新，对助力新型电力系统建设具有重要的作用。

1.2 流域水风光多能互补清洁能源基地的开发条件

我国的水力资源较为丰富，水能资源蕴藏量大。根据2003年水力资源复查成果，全国水电资源理论蕴藏发电量6.1万亿kW·h，技术可开发装机容量5.4亿kW，年发电量2.5万亿kW·h，居世界第一。我国的水电资源主要分布在西南的四川、云南、西藏、贵州和重庆等五省区市，可开发容量占到全国总量的65%，其中四川和云南两省分别占到全国总量的30%和27%，分列前两位，主要集中于金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江和怒江干流和雅鲁藏布江等流域。水能作为清洁能源是我国未来能源开发的重点。

金沙江、澜沧江、雅砻江、大渡河及黄河等主要流域不仅水能资源丰富，而且开发基础好，具备开发大型水电站的条件，部分流域的大型水电站已建成投运。同时，一些流域周边的风光等新能源资源也十分丰富，具备开展水风光一体化的天然优势。大型流域水电站在我国能源发展过程中具有重要战略地位，在合理范围内配套建设一定规模的风电、光伏等新能源发电项目，充分利用大型流域水电站的灵活调节能力，实施流域水风光一体化发展，是加快可再生能源替代行动进程的重要措施。

2 流域水风光多能互补清洁能源基地的开发

2.1 开发原则

（1）生态优先，绿色低碳。牢固树立绿色发展理念，坚持生态优先，尽可能减少弃水弃风弃光，同时提升送电质量，提高综合效益，促进资源优化配置。

（2）科学规划，合理布局。以科学规划为指导，坚守安全底线，在资源条件较好、系统调节能力较好的区域，充分发挥协调互济能力，优先可再生能源开发利用，因地制宜地确定项目布局、结构、规模，实现资源优化配置、合理利用。

（3）灵活调节，一体化融合。充分挖掘电力调节能力，不得加剧可再生能源消纳矛盾。落实“一体化”项目的一体化汇集、一体化调度、一体化交易原则，通过多能互补项目协调运营和利益共享机制，力争各类可再生能源综合利用率保持在合理水平。

（4）创新发展，经济合理。坚持清洁能源大规模基地化开发路线，结合地理资源分布的具体特点，建设“水风光一体化”的创新型清洁能源基地，探索构建以新能源为主体的新型电力系统发展思路。

2.2 开发模式

按照我国的水电和风光资源条件，一体化基地主要包括金沙江上游、金沙江下游和黄河几字湾三种类型的应用模式。金沙江上游模式的主要特点是水电规模较大，同时具备大规模开发新能源的资源条件，在规划设计阶段，可充分考虑一体化开发方式，结合扩机、抽水蓄能建设新增外送通道。金沙江下游模式的主要特点是水电规模较大，具备一定的风光资源条件，充分利用现有通道，接入适量的风光，提高现有通道利用率。黄河几字湾模式的主要特点是流域内水电资源相对较少，但具备优越的风光资源条件，可重点研究适量火电、配合大规模储能、风光资源，建设新能源基地。

清洁能源基地一体化运行过程中，应强化自我调节，减轻系统压力，优化电源配比、发挥互补效应，保持界面相对清晰、调控独立。

2.3 水风光出力互补特性

受制于降雨汇流的特点和水库的调蓄作用，一般水电的出力特点是季节性波动大，但日波动较小；由于风资源的短期波动性，使得风电出力的短期波动性很大；光伏发电受气候影响，日内波动较大，且只在白天出力，夜间的出力为0。

水电、风电、光伏的自身出力存在季节上的互补性，联合运行时风电、光伏在枯期对水电是有力的补充[4]。当水电站的水库具有一定调节库容时，水库的蓄水可以平抑来水的短期波动。如果水风光能做到多能互补后发电，那么可以利用水电的快速调节能力弥补风电和光伏的短期波动，而风电、光伏可以为整个水风光多能互补系统提供电量保证。因此，若水电、风电、光伏能够联合发电，水电站在进行年调度时，依然可按照其原有的调度原则和方式运行；水电站在进行日调度时，则需要根据风光出力的日内变化，根据水电站的调节能力进行日内调节，以达到水风光互补的目的，保障发电曲线较为稳定。

总的来说，水电站、风电场及光伏电站具备较好的年内互补特性。水风光互补特性可归纳为：风光冬春补水枯，水库调度平峰谷；互补合成优质电，打捆送出省线路。

2.4 典型流域水风光多能互补清洁能源基地的建设情况

以雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地为例，“十三五”期间，雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地纳入了国家《能源发展“十三五”规划》《可再生能源发展“十三五”规划》《太阳能发展“十三五”规划》《风电发展“十三五”规划》，以及《四川省“十三五”能源发展规划》和《创建国家清洁能源示范省实施方案》。目前，雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地已纳入国家和四川省“十四五”规划，是我国“十四五”重点建设的九个大型清洁能源基地之一。

雅砻江水系水量丰沛、落差巨大且集中，具有非常丰富的水能资源，技术可开发量3 926.8万kW，其中干流为2 886.4万kW，规划水电容量约3 000万kW，占全水系的73.5%[5]。雅砻江干流两河口～江口是我国能源发展规划的十三大水电基地之一，水能资源技术可开发量2 657.5万kW，占雅砻江干流的92.1%。该河段规划有两河口、锦屏一级和二滩三座具有优越调节性能的水库，总调节库容148.4亿m3，建成后可实现该河段梯级完全年调节，成为全国电能质量最好的梯级水电站之一。雅砻江干流上游目前正在进行规划。雅砻江中游从两河口至卡拉河段长268 km。规划河段两河口、牙根一级、牙根二级、楞古、孟底沟、杨房沟、卡拉“一库七级”开发，装机容量共1 166万kW。雅砻江下游卡拉至江口河段已建成锦屏一级、锦屏二级、官地、二滩、桐子林五级开发，装机容量共1 470万kW[6]。

雅砻江流域水风光资源丰富，沿江抽水蓄能站点众多，风电、光电年内变化呈冬春季大、夏秋季小的特点，三者出力特性在季节上具有天然互补优势，可形成总规模超1亿kW的水风光一体化示范基地。两河口、锦屏一级、二滩三大控制性水库拥有148亿m3的调节库容，可使雅砻江具备多年调节能力，利用水电优异的调节性能平抑风能、光能出力变化特性，进一步提高新能源消纳能力[6]。

目前，雅砻江流域周边的绿色清洁能源已投产装机超2 000万kW，每年贡献清洁电力近1 000亿kW·h。雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地已实现两河口水电站与柯拉一期光伏电站的打捆送出。两河口水电站坝址位于雅砻江干流与支流鲜水河汇合口以下约2 km，电站正常蓄水位以下库容101.54亿m3，调节库容65.6亿m3，具备多年调节性能；电站装机容量300万kW，枯期平均出力103.4万kW，年发电量为110.0亿kW·h。两河口水电站对下游梯级有较大的补偿效益，可增加雅砻江下游11个梯级保证出力444.7万kW，增加年发电量102.0亿kW·h。柯拉一期光伏电站是雅砻江两河口水电站水光互补一期项目，场址最高海拔4 600 m，装机100万kW，年平均发电量20亿kW·h，每年可节约标准煤超60万t、减少二氧化碳排放超160万t。柯拉一期光伏电站通过500 kV输电线路接入距离50 km、装机300万kW的两河口水电站，实现光伏发电和水电的“打捆”送出。

随着两河口水电站的投产运行，两河口水电站可以与二滩水电站、锦屏水电站形成三大控制性水库，总调节库容可达148亿m3，三库联合运行可实现流域水电的多年调节，更好地调节风电、光电的波动，从而汇集打捆送出更多周边的清洁能源，例如柯拉二期光伏电站、腊巴山风电站、剪子湾风电站等发电项目。除传统的水风光资源外，雅砻江流域水风光多能互补清洁能源基地还规划建设了兼具径流发电和抽水蓄能功能的两河口混合式抽水蓄能项目。当水风光发电无法达到电力负荷需求时，两河口混合式抽水蓄能电站将会把存储的水力势能转化为电能，补充电网的电力；当新能源的电力充足时，两河口混合式抽水蓄能项目将会利用富裕的新能源电力把下库的水抽上来，将电能转化为水力势能存储起来，在水风光发电无法达到电力负荷需求时，继续把存储的水力势能转化为电能，为电网补充电力[7]。循环往复，新能源电力趋于优质，大大减轻了新能源消纳的压力，降低了弃风弃光率。

未来，雅砻江水风光一体化基地总规模可达到1亿kW以上，其中水电装机超过3 000万kW，风电、光伏电站装机超过6 000万kW，抽水蓄能电站装机超过1 000万kW[8]。

3 结束语

“双碳”背景下，流域水风光多能互补清洁能源基地是实现能源转型和构建新型电力系统的关键支撑方式之一。利用流域水电站的灵活调节能力，打包流域水电站周边的风电、光伏等新能源发电项目，大力发展和建设流域水风光多能互补清洁能源基地，这一举措符合我国电力高质量发展的要求，有利于提升新能源的消纳和存储能力，优化电力系统的发电曲线，提高受端省份的电力保障能力，进一步提升系统的安全可靠性。

参考文献：

[1] 高洁，朱方亮，卢有麟，等.浅谈多能互补清洁能源基地开发规划[J].水力发电，2023，49（10）：7-11.

[2] 辛保安.新型电力系统构建方法论研究[J].新型电力系统，2023，1（1）：1-18.

[3] 《新型电力系统发展蓝皮书》编写组.新型电力系统发展蓝皮书[M].北京：中国电力出版社，2023.

[4] 吴淳，范国福，龚兰强，等.基于流域梯级水电站的水风光可再生能源基地研究[J].电工技术，2022（19）：45-47.

[5] 陈云华 . 西南水电开发的科技创新与展望：以雅砻江流域水电开发为例[J]. 水电与抽水蓄能，2021，7（1）：6-10，15.

[6] 陈云华.雅砻江流域开发与后续战略思考[J].水电与抽水蓄能，2022，8（2）：7-11.

[7] 何思聪.雅砻江水风光互补与梯级水库协调运行研究[J].四川水力发电，2021，40（3）：130-137.

[8] 李凯旋.清洁能源互补发展：雅砻江水风光一体化示范基地建设现场探访[J].平安校园，2023（7）：57-61.

[9] 叶伟.水风光一体化成为新发展方向[N].中国高新技术产业导报，2023-11-06（12）.

Development of Clean Energy Base with Hydro-wind-solar Multi-energy Complementary Integration in River Basins

LI Yushu1，2，LI Weibing1，3，DENG Youhan1，2，JIANG Dingguo1，2，WANG Lei1，3

（1. Laboratory of Hydro-Wind-Solar Multi-energy Control Coordination，Wuhan 430014，China；2. Science and Technology Research Institute，China Three Gorges Corporation，Beijing 100038，China；3. China Yangtze Power Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：In view of source-network-load-storage integration and the policy environment of multi-energy complementary development，we summarize the resource distribution and power generation of water and wind resources in China. On this basis，we expound the advantages of integrating photovoltaic and wind power generated near large-scale basin hydropower stations into adjacent hydroelectric power stations to achieve bundled output. Furthermore，we examine the development principles and modes of clean energy bases with hydro-wind-solar multi-energy complementary integration in the basin，and analyze the complementary characteristics of hydro-wind-solar power output. Additionally，with the Yalong River Basin as a case study，we summarize the construction and operation of clean energy bases with hydro-wind-solar multi-energy complementary integration in typical river basins.

Key words：river basin；multi-energy complementary；electric power guarantee；complementary output；new energy consumption

基金项目：湖北省科技重点研发计划项目（2022AAA007）

作者简介：李雨抒，女，工程师，博士，主要从事电气工程及其自动化、水风光多能互补、电力规划设计等方面工作。E-mail：shucuocuo13@163.com