风力发电、光伏发电与水力发电的结合

王 川

（中国电建新能源集团宁夏分公司，宁夏银川 750001）

0 引言

在我国社会经济快速发展的背景下，电力能源消耗量持续增加。伴随着能源消耗的逐步提升，资源越来越匮乏。因此，为了减少化石燃料的使用，国家一直专注于利用生态资源发电，且获得了显著的成效。现阶段，我国风力发电和光伏发电进入了发展的黄金时期，发电成本大幅度降低，设备生产能力持续提高。太阳能电池板、变频调速器、风机等发电设备的质量得到改善，有益于风力发电、光伏发电和水力发电等绿色电力系统的开发设计。为了最大限度地节省和利用资源，应确保将可再生资源与现代科学技术相结合，全面落实我国绿色发电的总体目标。同时，应充分发挥风力发电（图1）、光伏发电（图2）和水力发电（图3）的优点，进一步完善我国发电的能源结构。

图1 风力发电

图2 光伏发电

图3 水力发电

1 风力发电、光伏发电与水力发电互补结合的概述

1.1 化石燃料匮乏，国家鼓励利用风、光、水等可再生资源发电

伴随着用电需求的快速增长，国家已逐渐鼓励运用可再生资源发电，随着各地城市化进程不断加快，生活用电和居民用电的耗电量也在持续升高。中国作为人口大国，各地区的自然资源消耗量也很大，化石燃料、煤炭能源越来越稀缺，不仅会对原料产业链的发展有影响，并且对人们的日常生活也带来了一定的影响。因而，为了更好地解决不可再生能源的过度耗费问题，国家开始利用可再生资源来发电。以光伏发电为例，光伏产业链在2018年年均可生产制造25 000 t电子器件级多晶硅，为了更好地应用有关资源，目前国家逐渐重视太阳能、风能、水能等可再生资源的开发，并融合各类资源优势展开互补[1]。

1.2 建立风力发电、光伏发电和水力发电相互补的发电系统

现阶段，我国采用较多的可再生能源是风、光和水。光伏发电综合性技术试验的产业基地利用17种支撑架、21种逆变电源及26种部件，共展现了4种电池储能、15种新机器设备、30种新型材料及30种设计构思。在研究互补的发电系统过程中，可以根据子系统指标值，分别进行科学有效的点评，并创建科学评价指标体系，持续推动体系的完善发展，为发电系统的互补融合奠定基础。

2 风力发电、光伏发电和水力发电的结合意义

2.1 协同发电系统评价指标的稳定性

风力发电、光伏发电与水力发电互相结合前，相关权威专家应提早创建系统评价指标，确保其科学性和一致性，合理利用评价指标来综合分析风力发电、光伏发电和水力发电的可靠性。相关资料表明，现阶段我国供电系统发展状况较为理想，部分发电系统工作效能高，整体指标值表现出优良的可靠性，发电率的指标值在所有运行环节中占优。因而，评估专家必须在把握风能、太阳能、水能3种可再生能源发电优点的基础上建设联动发电系统，推动指标值结构体系的建立，同时注重与当地实际相结合，确保实现发电效能与社会环境保护的双赢。此外，相关专家必须关注发电联立系统的稳定性，选择更科学精确的数据信息，剖析运作全过程，确保风力发电、光伏发电、水力发电并联系统的稳定性，这需要为其提供大量科学根据，从而为居民创设更舒服的生活环境，满足人们的用电需求[2]。

2.2 协同发电系统评价指标体系负载匹配度

风力发电、光伏发电和水力发电联合发电都是新能源发电技术，需要高度重视对负载匹配度指标值的剖析，对指标值的各个层面开展全方位剖析，确保指标数据真实可靠。首先，要确保负载指标值的有效性。其次，必须高度重视科学调节指标值的峰容比。

3 风力发电、光伏发电与水力发电紧密结合设计方案

3.1 风、光、水的互补发电系统建设

在利用风力、光伏和水力发电技术前，必须全方位建设互补发电系统，确保其科学性和合理性，确保可再生能源能够实现互补，建立和完善互补的发电系统。同时，充分利用点评制度的严谨性及其使用价值进行系统检验，使互补发电系统运作的科学性、合理性得到一定保障。网络时代的背景下，有关人员必须充分结合大数据技术，运用云计算技术融合发电技术开展科学的研究，实现信息统计数据的高度统一。除此以外，部分产业基地也逐步建立起互补发电系统，实现发电系统的自主创新。

3.2 用子系统指标值评价体系剖析互补系统运作特点

创建指标值评价体系需要先建立科学合理互补的发电体系，因此必须利用目前的分系统指标值，依据具体互补状况调节指标值，保证分系统指标值与互补系统建成后的指标值高度统一。与此同时，既要减少输出功率预测分析的偏差，又要在确保偏差指标的基础上用科技手段完成预测分析精密度考核。选用分系统指标值积累概率曲线图，确保可再生资源的功率平衡，提升互补系统指标值的准确性。

3.3 可借助调节备用资源在不同时期为发电提供保障

从搜集的可再生能源发电材料可以看出，风力发电、光伏发电、水力发电的发电情况仍存有许多差别，这不仅包含资源的差别，还包含发电数据信息指标值的差别和时间上的差别。可再生能源的关联受到自然环境的地址、时间、自然条件等要素的影响，且相互之间的联系较为紧密，风力发电、光伏发电、水力发电的互补发电系统可以科学地处理3种发电方式运作中存在的缺陷。例如，一个地域受到自然条件的影响，日照时长短，光伏发电系统的运转效率就得不到有效的保障，同时，风力发电也不能达到其用电量要求。此时就可以充分发挥水力资源的功能，利用水力发电，解决风力、光伏、电力系统不稳定的问题，充分满足本地民用电需求，不对工业化生产及广大群众的正常生活造成影响。若该地区风力资源较为丰富，则以风力发电为主要发电技术，配合光伏发电和水力发电的作用，确保互补发电系统正常稳定运行。只有建立风力、光伏与水力互补的发电系统，才可以推动可再生能源的融合利用，推动我国发电技术和生态环境治理能力提升，同时节约可再生能源，全方位贯彻落实节能减排政策[3]。风力与光伏发电结合如图4所示，风力和水力发电结合如图5所示。

图4 风力与光伏发电结合

图5 风力和水力发电结合

4 光伏发电与绿色发电系统结合互补发电经典案例

我国在黄河地区建成了可再生能源互补的发电系统，制定了适合该地区实际的组合发展战略。依据黄河水力发电有关科研机构数据信息材料的分析，黄河水力发电开发利用该地区丰富的水源和光照，组成了相辅相成的发电系统。该系统依托本地丰富的水源，把握光伏发电的原理，与水力发电工程紧密联系，改善了光伏发电的不可靠性，最终成就了高品质、平稳、安全的水力、光伏发电互补系统，为该地区形成平稳、充裕的电源，提高产电站的经济收益提供了方案。黄河区域水力、光伏发电互补系统融合光伏发电设计构思和水力发电方案设计，对二者指标值进行了科学研究，对比分析后，科学合理地更改了原分系统，最后创建了高度融洽的互补发电系统。建设缓和区域的互补发电系统可以促进生态资源互补，推动该地区自然生态的发展。黄河水力、光伏发电互补系统建成后，该地区生态环境治理获得显著修复，地区风力降低了50%，晴天水面蒸发降低了50%以上，完成了光伏发电厂建设推动生态环境保护建设的目标，减少了沙尘对光伏发电量的损害[4]。

5 结语

本文依据现阶段风力发电、光伏发电和水力发电的发展，有效结合可再生能源，对风力发电、光伏发电和水力发电的指标值展开了剖析。研究认为光伏发电、风力发电与水力发电紧密结合，可以保障可再生能源的有效运用，再以三者有效结合为基础，完善风力发电、光伏发电和水力发电评价指标体系。