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編者按：認(rèn)識(shí)風(fēng)電、光伏發(fā)電出力波動(dòng)規(guī)律從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源的波動(dòng)規(guī)律。單座風(fēng)電場(chǎng)在一天中的不同時(shí)間尺度，波動(dòng)會(huì)很大，1小時(shí)內(nèi)出力會(huì)從0到滿(mǎn)發(fā)，但一省所有風(fēng)電出力波動(dòng)性會(huì)相應(yīng)減小，多省風(fēng)電出力疊加后的整體波動(dòng)會(huì)進(jìn)一步降低。太陽(yáng)能資源與風(fēng)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(lái)各個(gè)地區(qū)均有出具關(guān)于新增光伏發(fā)電配備儲(chǔ)能設(shè)施的相關(guān)文件，市場(chǎng)討論較多。以下是一片分析稿，就有關(guān)儲(chǔ)能設(shè)施的配置、技術(shù)等展開(kāi)探討。

一、新能源出力的隨機(jī)波動(dòng)

新能源發(fā)電出力具有隨機(jī)波動(dòng)性，發(fā)掘風(fēng)電、光伏發(fā)電出力的波動(dòng)規(guī)律，并在規(guī)劃運(yùn)行環(huán)節(jié)加以利用，應(yīng)會(huì)帶來(lái)重要價(jià)值。

從風(fēng)電、光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)看，風(fēng)電、光伏的直接能量來(lái)源是風(fēng)能與太陽(yáng)能，而從風(fēng)能、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程可通過(guò)物理模型和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的模擬，因此認(rèn)識(shí)風(fēng)電、光伏發(fā)電出力波動(dòng)規(guī)律從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)風(fēng)能、太陽(yáng)能資源的波動(dòng)規(guī)律。

新能源開(kāi)發(fā)往往分布的區(qū)域很廣泛，新能源場(chǎng)站之間的經(jīng)緯度差異也較大，具有一定的時(shí)間和空間互補(bǔ)特性，例如風(fēng)電與風(fēng)電之間、光伏與光伏之間、風(fēng)電與光伏之間，可能會(huì)存在著一定的時(shí)間和空間上的互補(bǔ)規(guī)律，能夠平滑降低出力的波動(dòng)。

下面，先通過(guò)微信公眾號(hào)一篇文章里的幾張圖，是由中國(guó)工程院郭劍波院士所做的演講，回顧一下風(fēng)電的出力波動(dòng)性。


通過(guò)上圖可見(jiàn)，單座風(fēng)電場(chǎng)在一天中的不同時(shí)間尺度，波動(dòng)會(huì)很大，1小時(shí)內(nèi)出力會(huì)從0到滿(mǎn)發(fā)，但一省所有風(fēng)電出力波動(dòng)性會(huì)相應(yīng)減小，多省風(fēng)電出力疊加后的整體波動(dòng)會(huì)進(jìn)一步降低。



從上圖中，可以看出隨著空間范圍的擴(kuò)大，風(fēng)電的波動(dòng)性會(huì)減小，空間范圍越大、風(fēng)電的整體波動(dòng)性會(huì)越小，說(shuō)明風(fēng)能資源具有一定的空間互補(bǔ)性和平滑效果。其實(shí)理解這個(gè)特性，通過(guò)下面一張圖（中國(guó)山脈分布圖）也可以有個(gè)大體判斷。

風(fēng)能資源的形成，可以說(shuō)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(fēng)能資源在時(shí)間和空間分布上存在著很強(qiáng)的時(shí)間性和地域性。例如我國(guó)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(zhǎng)白山脈的作用下，可以形成多個(gè)風(fēng)道，從上面圖中可以大體看出輪廓示意。

初步判斷來(lái)看，三個(gè)風(fēng)道屬于西風(fēng)帶，各個(gè)風(fēng)道之間會(huì)存在一定的資源相關(guān)性。另外，從單獨(dú)的風(fēng)道來(lái)看，由于地形地貌的差異，處在與風(fēng)向平行分布的各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)綿延數(shù)百甚至上千公里，由于風(fēng)吹的方向大概率由西向東，風(fēng)電出力也會(huì)存在著一定的延遲，即風(fēng)電場(chǎng)不會(huì)同時(shí)大出力，因而也會(huì)降低波動(dòng)性。



太陽(yáng)能資源與風(fēng)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(dòng)也能看出相關(guān)特性。但我國(guó)最東在東經(jīng)135°，最西邊在東經(jīng)75°左右，東西長(zhǎng)度距離超過(guò)了5000公里，大約相差4小時(shí)。即使西北地區(qū)的青海和新疆等幾省，東西最大長(zhǎng)度距離也超過(guò)了2000公里。因此，見(jiàn)到太陽(yáng)會(huì)有先后，東西部的省區(qū)會(huì)存在光伏出力的時(shí)序延遲，一定程度上具有時(shí)間上的互補(bǔ)性。

二、淺析儲(chǔ)能配置

下面兩張圖是早期的新能源場(chǎng)站接入電網(wǎng)的示意圖，大體可以看出，早期投運(yùn)的新能源電站大多位于電網(wǎng)末端，開(kāi)發(fā)相對(duì)集中，往往是多個(gè)電站連片匯集接入到電網(wǎng)。





前述初步分析了單個(gè)新能源場(chǎng)站隨機(jī)波動(dòng)大，但地理分布的多個(gè)新能源場(chǎng)站組成的風(fēng)電集群會(huì)降低出力波動(dòng)性，而多個(gè)風(fēng)電集群的出力波動(dòng)會(huì)進(jìn)一步降低。

因此，感覺(jué)單一新能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能的效果，可能不如多個(gè)場(chǎng)站聯(lián)合使用更有效，對(duì)儲(chǔ)能的配置規(guī)模也會(huì)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(huì)不會(huì)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(jī)波動(dòng)問(wèn)題，最大化發(fā)揮儲(chǔ)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(dòng)細(xì)流匯入大電網(wǎng)，找尋大電網(wǎng)中合適的位置配儲(chǔ)能，感覺(jué)作用和效果也會(huì)優(yōu)于在電站單獨(dú)來(lái)配置。


原標(biāo)題 在大電網(wǎng)和電站端配置儲(chǔ)能，哪里更佳？