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風(fēng)電場內(nèi)建設(shè)光伏電站可行性有多少?
日期:2016-05-18   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:yry125 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
綜合比較各類可再生能源的利用,光伏和風(fēng)電是其中技術(shù)最成熟的,也被視為未來最有前途的可再生能源利用技術(shù)。風(fēng)能資源和光照資源都具有間斷性和不穩(wěn)定性的特點,然而全球某些地區(qū)從宏觀上來看,風(fēng)能資源和光照資源在地理分布上具有較大一致性,比如我國的“三北地區(qū)”,既是風(fēng)能資源豐富的地區(qū),又是太陽能資源豐富區(qū),適合建設(shè)大規(guī)模風(fēng)電場和光伏發(fā)電站。在這些地區(qū),可以充分利用風(fēng)能與太陽能在地域上的重合性及時間上的互補性,建設(shè)風(fēng)光互補電站,使電站整體出力區(qū)域平穩(wěn)的同時,還可以降低投資、提高效益。

本文對“三北地區(qū)”某10萬kW的風(fēng)電場進(jìn)行初步分析,從資源、土地、出力、送出和經(jīng)濟性幾個方面淺析其補充建設(shè)光伏的可行性。

一、風(fēng)電場概況

該風(fēng)電場所在區(qū)域地形十分平坦、交通便利、地質(zhì)條件良好。風(fēng)電總裝機規(guī)模10萬kW,共安裝了66臺1.5MW的風(fēng)力發(fā)電機組,場內(nèi)建設(shè)一座220kV升壓站,并安裝一臺100MVA主變壓器,220kV側(cè)電氣主接線采用單母線接線方式,以一回出線接入系統(tǒng)。

該風(fēng)電場場內(nèi)測風(fēng)塔70m高度年平均風(fēng)速分別為7.1m/s,年平均風(fēng)功率密度348.0W/m2, 3~5月、10~11月風(fēng)速風(fēng)功率密度較大,6~9月風(fēng)速風(fēng)功率密度較小。從日變化上來看21:00~凌晨3:00風(fēng)速風(fēng)功率密度較大,8:00~19:00風(fēng)速風(fēng)功率密度相對較小。
       測風(fēng)塔70m高度風(fēng)速月變化曲線

  測風(fēng)塔70m高度風(fēng)功率密度月變化曲線

  測風(fēng)塔70m高度風(fēng)速日變化曲線
 
可行性研究階段根據(jù)代表年逐小時風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)計算出風(fēng)電場滿發(fā)小時數(shù)約2360h(計算所采用的風(fēng)機與實際安裝廠家型號一致),受限電影響,該風(fēng)電場2014年全年總發(fā)電量約17530萬kW,滿發(fā)小時數(shù)1770h。

二、風(fēng)電場所在區(qū)域太陽能資源


風(fēng)電場所在區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,多年均日照時數(shù)約2880小時,日照時間較長;多年平均太陽能總輻射量5300MJ/m2,屬于太陽能資源總量“很豐富帶”,適合光伏電站的建設(shè)。

三、風(fēng)電場內(nèi)可建設(shè)光伏場地

根據(jù)該風(fēng)電場的總平面布置圖及土地利用現(xiàn)狀圖,升壓站以南進(jìn)場道路以東約有1200畝閑置用地,土地性質(zhì)以荒草地為主。根據(jù)風(fēng)機實際的輪轂高度、葉片長度,模擬出冬至日風(fēng)機陰影影響范圍,將風(fēng)機陰影遮擋范圍剔除后,可利用的閑置土地面積約750畝,不考慮其他因素初步判斷可開發(fā)光伏容量約2萬kW。

四、太陽輻射月變化及日變化

1、太陽輻射月變化

該地區(qū)近20年太陽能月總輻射量變化如下圖所示。5~8月太陽能輻射量較大,11~1月太陽能輻射量較小。
  太陽輻射月變化圖

2、典型日太陽輻射日變化

對距離風(fēng)電場最近的輻射觀測站四個典型日的輻射日變化進(jìn)行分析,該站2014年春分、夏至、秋分、冬至四個典型日輻照度日變化見下圖。除秋分日受陰雨天氣影響外,其余三個典型日輻照在12:00~13:00出現(xiàn)全天最大值,主要集中在10:00~15:00,占全天的60%以上(夏至),冬至日達(dá)90%以上。
  春分(3月21日-晴)

  夏至(6月21日-晴)

  秋分(9月23日-小雨轉(zhuǎn)多云)

  冬至(12月22日-晴)
 

從該風(fēng)電場風(fēng)速風(fēng)功率月變化、日變化曲線(圖1~ 3),以及輻射月變化、典型日日變化(圖5~ 9),可以看出,風(fēng)光資源在季節(jié)和晝夜的變化上存在互補性,尤其是晝夜變化的互補性尤為明顯。在該風(fēng)電場內(nèi)建設(shè)光伏,可以起到平滑出力曲線,使得輸出功率趨于穩(wěn)定,緩解獨立采用風(fēng)電或光伏所產(chǎn)生的由季節(jié)、晝夜、天氣等因素帶來的波動問題,使得風(fēng)電和光伏形成互補。

五、風(fēng)電場各月最大出力

該風(fēng)電場2014年各月最大出力發(fā)生的時間為:1月、2月、5月、12月發(fā)生在19:00,3月發(fā)生在20:00,4月、9月發(fā)生在12:00,6月、11月發(fā)生在17:00,7月發(fā)生在23:00,8月發(fā)生在6:00,10月發(fā)生在1:00,即除4月、9月,其他各月最大出力均發(fā)生在光伏電站不發(fā)電或者發(fā)電很少的時間。

(受該地區(qū)限電影響,獲取到的發(fā)電量并不能完全反映風(fēng)電場的真實情況)。

對光伏電站出力比較集中的時間段內(nèi)(9:00~15:00),風(fēng)電場的出力進(jìn)行分析,篩選出風(fēng)電場出力大于9萬kW發(fā)生小時數(shù)見下表。

風(fēng)電場出力大于9萬kW發(fā)生小時數(shù)僅占光伏電站出力集中的時間段(9:00~15:00)的2.69%,考慮光伏電站的系統(tǒng)效率損失及逐年衰減,保守考慮可在風(fēng)電場場內(nèi)空地建設(shè)1萬kW光伏電站,以1回集電線路接入原有升壓站,與風(fēng)電場工程共用一臺100MVA的主變壓器。

六、經(jīng)濟性分析


若在該風(fēng)電場內(nèi)建設(shè)1萬kW光伏電站,可利用已建成的升壓站及主要電氣設(shè)備,站內(nèi)新增35kV開關(guān)柜及保護(hù)測控裝置、關(guān)口計量表、光功率預(yù)測系統(tǒng)以及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)等設(shè)備即可。同時可利用風(fēng)電場內(nèi)已修建好的進(jìn)站道路和風(fēng)機之間的道路,運行維護(hù)人員也可與風(fēng)電場共用。經(jīng)估算,與獨立建設(shè)的1萬kW光伏電站相比,投資可下降約8%~10%。

結(jié)語

初步分析,在不考慮未來限電的情況下,在該風(fēng)電場內(nèi)補充建設(shè)1萬kW光伏電站是可行的。
 
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來源:計鵬新能源
 
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