國家能源局今年8月發(fā)布的《國家發(fā)展改革委國家能源局關(guān)于開展“風(fēng)光水火儲一體化”“源網(wǎng)荷儲一體化”的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》提出，存量水電基地可結(jié)合送端水電出力特性、新能源特性、受端系統(tǒng)條件和消納空間，研究就近打捆新能源電力的“一體化”實施方案。水光互補(bǔ)發(fā)電是“風(fēng)光水火儲一體化”的主要形式之一，目前西南地區(qū)已開展了相關(guān)項目規(guī)劃或前期工作。3月，云南省提出科學(xué)有序推進(jìn)300萬千瓦光伏建設(shè)，有意在楚雄等光照資源條件較好的地區(qū)布局水光互補(bǔ)發(fā)電項目。6月底，國家能源局綜合司發(fā)布《關(guān)于公布2020年光伏發(fā)電項目國家補(bǔ)貼競價結(jié)果的通知》，貴州120萬千瓦和廣西10萬千瓦水光互補(bǔ)光伏發(fā)電項目擬納入2020年光伏發(fā)電國家競價補(bǔ)貼范圍項目名單?？茖W(xué)推廣水光互補(bǔ)發(fā)電，對促進(jìn)可再生能源高質(zhì)量發(fā)展、提高電力系統(tǒng)運行效率、推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。
水光互補(bǔ)發(fā)電的可靠性和穩(wěn)定性明顯提升
水光互補(bǔ)發(fā)電是充分利用水電站已有送出線路通道和水電機(jī)組快速調(diào)節(jié)能力，將光伏發(fā)電和水電機(jī)組電力聯(lián)合打捆送出，提高線路通道利用率，減少光伏發(fā)電波動性影響，降低系統(tǒng)備用。水光互補(bǔ)發(fā)電控制主要包括AGC和AVC控制。
其中，AGC控制是在保證水電機(jī)組和光伏發(fā)電設(shè)備安全可靠運行的前提下,綜合考慮光伏發(fā)電出力預(yù)測、水庫調(diào)度、水電機(jī)組運行工況和耗量特性等因素，實現(xiàn)有功和頻率自動調(diào)節(jié)?？刂圃硎菍⒐夥娬疽暈樗娬疽慌_不可調(diào)節(jié)的機(jī)組，通過水電機(jī)組的快速調(diào)節(jié)平滑光伏出力波動，滿足光伏發(fā)電需求，同時保證總出力符合調(diào)度控制要求。此外，AGC控制設(shè)置了水電機(jī)組聯(lián)合振動區(qū)和動作閾值，確保水電機(jī)組出力在合理范圍，減少因光伏頻繁波動而增加的調(diào)節(jié)次數(shù)。
AVC控制則是通過協(xié)調(diào)光伏電站動態(tài)無功補(bǔ)償裝置和水電機(jī)組無功調(diào)節(jié)能力，聯(lián)合實現(xiàn)無功和電壓自動控制。根據(jù)電壓或無功控制指令，系統(tǒng)優(yōu)先調(diào)用光伏電站無功補(bǔ)償設(shè)備，在難以滿足要求的工況下再采用水電機(jī)組參與無功調(diào)節(jié)，提高水電機(jī)組運行可靠性和穩(wěn)定性。
當(dāng)前發(fā)展水光互補(bǔ)發(fā)電需重視四個問題
盡管水光互補(bǔ)發(fā)電優(yōu)勢明顯，但當(dāng)前仍有多個問題值得關(guān)注。
一是水光容量配比問題。水光互補(bǔ)發(fā)電可減少光伏直接并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響，但也降低了水電機(jī)組調(diào)節(jié)能力和運行靈活度。因此，合理的水光容量配比是發(fā)揮水光互補(bǔ)發(fā)電優(yōu)勢和作用的關(guān)鍵。應(yīng)基于土地資源、環(huán)境保護(hù)、流域航運及防洪要求，結(jié)合水庫庫容、水電機(jī)組調(diào)節(jié)性能、電力消納空間、負(fù)荷特性、系統(tǒng)調(diào)峰需求及送出通道容量等條件，統(tǒng)籌確定光伏發(fā)電容量。此外，在互補(bǔ)控制系統(tǒng)中，水電機(jī)組聯(lián)合振動區(qū)等參數(shù)設(shè)置應(yīng)與光伏發(fā)電容量相匹配，以免影響水光互補(bǔ)發(fā)電運行效果。
二是消納與接入系統(tǒng)問題。西南地區(qū)的大中型水電站以220千伏及以上電壓等級并網(wǎng)為主，電力一般需遠(yuǎn)距離傳輸至負(fù)荷中心消納。對于光伏電站接入系統(tǒng)來說，應(yīng)首先分析清楚電力消納方向，詳細(xì)論證光伏電站直接與大中型水電站打捆送出的必要性。若近區(qū)具備消納空間和送出條件，則優(yōu)先考慮光伏電站通過低電壓等級接入周邊站點;若近區(qū)無消納空間或不具備送出條件，對各類外送方案進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，可推薦光伏電站接入高電壓等級的水電站升壓站，通過水電站已有線路打捆送出。
三是與常規(guī)電源協(xié)調(diào)問題。光伏發(fā)電以水光互補(bǔ)形式大規(guī)模發(fā)展，將擠占常規(guī)電源的電量空間，導(dǎo)致部分機(jī)組低效運行，加劇電源企業(yè)間的利益沖突。由于目前電力市場輔助服務(wù)機(jī)制尚未完善，常規(guī)電源的基礎(chǔ)支撐作用若被削弱，將影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。因此，需統(tǒng)籌水光互補(bǔ)發(fā)電與常規(guī)電源協(xié)調(diào)發(fā)展。
四是對電網(wǎng)運行影響問題。西南區(qū)域光伏大規(guī)模并網(wǎng)將對黔西南、黔西北、滇西北等電力外送斷面持續(xù)造成壓力。隨著大量的電力電子元器件接入系統(tǒng)，可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)動慣量下降、短路容量支撐不足、次同步諧振等新問題，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
加強(qiáng)水光互補(bǔ)高質(zhì)量發(fā)展要從三方面發(fā)力
針對上述問題，建議加強(qiáng)規(guī)劃協(xié)同，統(tǒng)籌各方需求，促進(jìn)水光互補(bǔ)高質(zhì)量發(fā)展。首先，統(tǒng)一開展西南地區(qū)大中型水光互補(bǔ)發(fā)電規(guī)劃，推動國土、環(huán)保、水利、電源、電網(wǎng)等各方共同參與，統(tǒng)籌考慮資源條件、環(huán)境保護(hù)、防洪航運、電力消納送出、電網(wǎng)調(diào)峰和安全穩(wěn)定等要素，實現(xiàn)多目標(biāo)協(xié)同。
同時，完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范管理體系。建議結(jié)合電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則、水電站和光伏電站設(shè)計、水庫調(diào)度管理等規(guī)程規(guī)范要求，制定大中型水光互補(bǔ)光伏發(fā)電項目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確水光互補(bǔ)合理滲透率、送出校核和調(diào)度運行等原則和要求，加強(qiáng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運行的規(guī)范管理。
此外，還要健全市場機(jī)制，促進(jìn)協(xié)調(diào)發(fā)展。西南地區(qū)全額保障性收購可再生能源電量的壓力較大，新能源發(fā)電的市場價值尚未充分體現(xiàn)。建議堅持市場化原則，積極推動新能源發(fā)電參與市場化交易，加快電力輔助服務(wù)市場建設(shè)，促進(jìn)源網(wǎng)協(xié)調(diào)，推動水光互補(bǔ)發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展。
延伸閱讀：
光伏發(fā)電出力由于受氣象環(huán)境因素影響而具有隨機(jī)波動性特征，大規(guī)模接入會增加電網(wǎng)的功率波動，從而對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行造成威脅，這是影響光伏發(fā)電規(guī)?；l(fā)展的重要因素。水光互補(bǔ)是促進(jìn)光伏并網(wǎng)消納的一種重要的運行方式，其關(guān)鍵在于如何利用水電站有效的調(diào)節(jié)能力平滑光伏發(fā)電出力的隨機(jī)性特征，使其能夠安全并網(wǎng)。
國內(nèi)外學(xué)者已針對水光等多能互補(bǔ)問題開展了許多研究，主要集中在運行特性、互補(bǔ)機(jī)理、調(diào)度模型、容量配置、調(diào)度策略以及光伏對水電運行情況的影響等方面。
