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风电场内建设光伏电站的可行性分析

2016-5-18 22:56| 发布者: 阳阳| 查看: 17650| 评论: 0|来自: 计鹏新能源

摘要: 综合比较各类可再生能源的利用,光伏和风电是其中技术最成熟的,也被视为未来最有前途的可再生能源利用技术。风能资源和光照资源都具有间断性和不稳定性的特点,然而全球某些地区从宏观上来看,风能资源和光照资源在 ...
        综合比较各类可再生能源的利用,光伏和风电是其中技术最成熟的,也被视为未来最有前途的可再生能源利用技术。风能资源和光照资源都具有间断性和不稳定性的特点,然而全球某些地区从宏观上来看,风能资源和光照资源在地理分布上具有较大一致性,比如我国的“三北地区”,既是风能资源丰富的地区,又是太阳能资源丰富区,适合建设大规模风电场和光伏发电站。在这些地区,可以充分利用风能与太阳能在地域上的重合性及时间上的互补性,建设风光互补电站,使电站整体出力区域平稳的同时,还可以降低投资、提高效益。

  本文对“三北地区”某10万kW的风电场进行初步分析,从资源、土地、出力、送出和经济性几个方面浅析其补充建设光伏的可行性。

  一、风电场概况

  该风电场所在区域地形十分平坦、交通便利、地质条件良好。风电总装机规模10万kW,共安装了66台1.5MW的风力发电机组,场内建设一座220kV升压站,并安装一台100MVA主变压器,220kV侧电气主接线采用单母线接线方式,以一回出线接入系统。

  该风电场场内测风塔70m高度年平均风速分别为7.1m/s,年平均风功率密度348.0W/m2, 3~5月、10~11月风速风功率密度较大,6~9月风速风功率密度较小。从日变化上来看21:00~凌晨3:00风速风功率密度较大,8:00~19:00风速风功率密度相对较小。

  可行性研究阶段根据代表年逐小时风速、风向数据计算出风电场满发小时数约2360h(计算所采用的风机与实际安装厂家型号一致),受限电影响,该风电场2014年全年总发电量约17530万kW,满发小时数1770h。

  二、风电场所在区域太阳能资源

  风电场所在区域属温带大陆性季风气候,多年均日照时数约2880小时,日照时间较长;多年平均太阳能总辐射量5300MJ/m2,属于太阳能资源总量“很丰富带”,适合光伏电站的建设。

  三、风电场内可建设光伏场地

  根据该风电场的总平面布置图及土地利用现状图,升压站以南进场道路以东约有1200亩闲置用地,土地性质以荒草地为主。根据风机实际的轮毂高度、叶片长度,模拟出冬至日风机阴影影响范围,将风机阴影遮挡范围剔除后,可利用的闲置土地面积约750亩,不考虑其他因素初步判断可开发光伏容量约2万kW。

  四、太阳辐射月变化及日变化

  1、太阳辐射月变化

  该地区近20年太阳能月总辐射量变化如下图所示。5~8月太阳能辐射量较大,11~1月太阳能辐射量较小。

  太阳辐射月变化图

  2、典型日太阳辐射日变化

  对距离风电场最近的辐射观测站四个典型日的辐射日变化进行分析,该站2014年春分、夏至、秋分、冬至四个典型日辐照度日变化见下图。除秋分日受阴雨天气影响外,其余三个典型日辐照在12:00~13:00出现全天最大值,主要集中在10:00~15:00,占全天的60%以上(夏至),冬至日达90%以上。

  春分(3月21日-晴)

  夏至(6月21日-晴)

  秋分(9月23日-小雨转多云)

  冬至(12月22日-晴)

  从该风电场风速风功率月变化、日变化曲线(图1~ 3),以及辐射月变化、典型日日变化(图5~ 9),可以看出,风光资源在季节和昼夜的变化上存在互补性,尤其是昼夜变化的互补性尤为明显。在该风电场内建设光伏,可以起到平滑出力曲线,使得输出功率趋于稳定,缓解独立采用风电或光伏所产生的由季节、昼夜、天气等因素带来的波动问题,使得风电和光伏形成互补。

  五、风电场各月最大出力

  该风电场2014年各月最大出力发生的时间为:1月、2月、5月、12月发生在19:00,3月发生在20:00,4月、9月发生在12:00,6月、11月发生在17:00,7月发生在23:00,8月发生在6:00,10月发生在1:00,即除4月、9月,其他各月最大出力均发生在光伏电站不发电或者发电很少的时间。

  (受该地区限电影响,获取到的发电量并不能完全反映风电场的真实情况)。

  对光伏电站出力比较集中的时间段内(9:00~15:00),风电场的出力进行分析,筛选出风电场出力大于9万kW发生小时数见下表。

  风电场出力大于9万kW发生小时数仅占光伏电站出力集中的时间段(9:00~15:00)的2.69%,考虑光伏电站的系统效率损失及逐年衰减,保守考虑可在风电场场内空地建设1万kW光伏电站,以1回集电线路接入原有升压站,与风电场工程共用一台100MVA的主变压器。

  六、经济性分析

  若在该风电场内建设1万kW光伏电站,可利用已建成的升压站及主要电气设备,站内新增35kV开关柜及保护测控装置、关口计量表、光功率预测系统以及协调控制系统等设备即可。同时可利用风电场内已修建好的进站道路和风机之间的道路,运行维护人员也可与风电场共用。经估算,与独立建设的1万kW光伏电站相比,投资可下降约8%~10%。

  结语

  初步分析,在不考虑未来限电的情况下,在该风电场内补充建设1万kW光伏电站是可行的。
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