編者按:認識風電、光伏發(fā)電出力波動規(guī)律從本質(zhì)上來說是進一步認識風能、太陽能資源的波動規(guī)律。單座風電場在一天中的不同時間尺度,波動會很大,1小時內(nèi)出力會從0到滿發(fā),但一省所有風電出力波動性會相應(yīng)減小,多省風電出力疊加后的整體波動會進一步降低。太陽能資源與風資源不同,局地效應(yīng)較小,通常在一定區(qū)域內(nèi)的輻照度變化情況差別不大。
近年來各個地區(qū)均有出具關(guān)于新增光伏發(fā)電配備儲能設(shè)施的相關(guān)文件,市場討論較多。以下是一片分析稿,就有關(guān)儲能設(shè)施的配置、技術(shù)等展開探討。
一、新能源出力的隨機波動
新能源發(fā)電出力具有隨機波動性,發(fā)掘風電、光伏發(fā)電出力的波動規(guī)律,并在規(guī)劃運行環(huán)節(jié)加以利用,應(yīng)會帶來重要價值。
從風電、光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)看,風電、光伏的直接能量來源是風能與太陽能,而從風能、太陽能轉(zhuǎn)化為電能的過程可通過物理模型和數(shù)學(xué)公式進行相對準確的模擬,因此認識風電、光伏發(fā)電出力波動規(guī)律從本質(zhì)上來說是進一步認識風能、太陽能資源的波動規(guī)律。
新能源開發(fā)往往分布的區(qū)域很廣泛,新能源場站之間的經(jīng)緯度差異也較大,具有一定的時間和空間互補特性,例如風電與風電之間、光伏與光伏之間、風電與光伏之間,可能會存在著一定的時間和空間上的互補規(guī)律,能夠平滑降低出力的波動。
下面,先通過微信公眾號一篇文章里的幾張圖,是由中國工程院郭劍波院士所做的演講,回顧一下風電的出力波動性。
通過上圖可見,單座風電場在一天中的不同時間尺度,波動會很大,1小時內(nèi)出力會從0到滿發(fā),但一省所有風電出力波動性會相應(yīng)減小,多省風電出力疊加后的整體波動會進一步降低。
從上圖中,可以看出隨著空間范圍的擴大,風電的波動性會減小,空間范圍越大、風電的整體波動性會越小,說明風能資源具有一定的空間互補性和平滑效果。其實理解這個特性,通過下面一張圖(中國山脈分布圖)也可以有個大體判斷。
風能資源的形成,可以說是受到多種自然因素影響,特別是天氣氣候背景、地形和海陸的影響。
風能資源在時間和空間分布上存在著很強的時間性和地域性。例如我國西部和東北地區(qū),在青藏高原、昆侖山脈、天山山脈的作用下,以及大興安嶺和長白山脈的作用下,可以形成多個風道,從上面圖中可以大體看出輪廓示意。
初步判斷來看,三個風道屬于西風帶,各個風道之間會存在一定的資源相關(guān)性。另外,從單獨的風道來看,由于地形地貌的差異,處在與風向平行分布的各個風電場綿延數(shù)百甚至上千公里,由于風吹的方向大概率由西向東,風電出力也會存在著一定的延遲,即風電場不會同時大出力,因而也會降低波動性。
太陽能資源與風資源不同,局地效應(yīng)較小,通常在一定區(qū)域內(nèi)的輻照度變化情況差別不大,從上面圖中的光伏波動也能看出相關(guān)特性。但我國最東在東經(jīng)135°,最西邊在東經(jīng)75°左右,東西長度距離超過了5000公里,大約相差4小時。即使西北地區(qū)的青海和新疆等幾省,東西最大長度距離也超過了2000公里。因此,見到太陽會有先后,東西部的省區(qū)會存在光伏出力的時序延遲,一定程度上具有時間上的互補性。
二、淺析儲能配置
下面兩張圖是早期的新能源場站接入電網(wǎng)的示意圖,大體可以看出,早期投運的新能源電站大多位于電網(wǎng)末端,開發(fā)相對集中,往往是多個電站連片匯集接入到電網(wǎng)。
前述初步分析了單個新能源場站隨機波動大,但地理分布的多個新能源場站組成的風電集群會降低出力波動性,而多個風電集群的出力波動會進一步降低。
因此,感覺單一新能源場站配置儲能的效果,可能不如多個場站聯(lián)合使用更有效,對儲能的配置規(guī)模也會相應(yīng)減少,而配置在哪兒更合適,圖中的紅色圈圈示意的位置會不會更合適一些?即在電網(wǎng)側(cè)的匯集站配置,是不是更有利于解決隨機波動問題,最大化發(fā)揮儲能“四兩撥千斤”的功效?
即使是其他接入方式電網(wǎng)的新能源電站,地理分布可能差異較大,但涓涓波動細流匯入大電網(wǎng),找尋大電網(wǎng)中合適的位置配儲能,感覺作用和效果也會優(yōu)于在電站單獨來配置。
原標題 在大電網(wǎng)和電站端配置儲能,哪里更佳?