科學(xué)推廣水光互補發(fā)電,有助推動(dòng)能源綠色低碳轉型

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(kāi)展“風(fēng)光水火儲一體化”“源網(wǎng)荷儲一體化”的指導意見(jiàn)（征求意見(jiàn)稿）》提出，存量水電基地可結合送端水電出力特性、新能源特性、受端系統條件和消納空間，研究就近打捆新能源電力的“一體化”實(shí)施方案。水光互補發(fā)電是“風(fēng)光水火儲一體化”的主要形式之一，目前西南地區已開(kāi)展了相關(guān)項目規劃或前期工作。3月，云南省提出科學(xué)有序推進(jìn)300萬(wàn)千瓦光伏建設，有意在楚雄等光照資源條件較好的地區布局水光互補發(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)電項目國家補貼競價(jià)結果的通知》，貴州120萬(wàn)千瓦和廣西10萬(wàn)千瓦水光互補光伏發(fā)電項目擬納入2020年光伏發(fā)電國家競價(jià)補貼范圍項目名單?？茖W(xué)推廣水光互補發(fā)電，對促進(jìn)可再生能源高質(zhì)量發(fā)展、提高電力系統運行效率、推動(dòng)能源綠色低碳轉型具有重要意義。

水光互補發(fā)電的可靠性和穩定性明顯提升
水光互補發(fā)電是充分利用水電站已有送出線(xiàn)路通道和水電機組快速調節能力，將光伏發(fā)電和水電機組電力聯(lián)合打捆送出，提高線(xiàn)路通道利用率，減少光伏發(fā)電波動(dòng)性影響，降低系統備用。水光互補發(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組和光伏發(fā)電設備安全可靠運行的前提下,綜合考慮光伏發(fā)電出力預測、水庫調度、水電機組運行工況和耗量特性等因素，實(shí)現有功和頻率自動(dòng)調節?？刂圃硎菍⒐夥娬疽暈樗娬疽慌_不可調節的機組，通過(guò)水電機組的快速調節平滑光伏出力波動(dòng)，滿(mǎn)足光伏發(fā)電需求，同時(shí)保證總出力符合調度控制要求。此外，AGC控制設置了水電機組聯(lián)合振動(dòng)區和動(dòng)作閾值，確保水電機組出力在合理范圍，減少因光伏頻繁波動(dòng)而增加的調節次數。
AVC控制則是通過(guò)協(xié)調光伏電站動(dòng)態(tài)無(wú)功補償裝置和水電機組無(wú)功調節能力，聯(lián)合實(shí)現無(wú)功和電壓自動(dòng)控制。根據電壓或無(wú)功控制指令，系統優(yōu)先調用光伏電站無(wú)功補償設備，在難以滿(mǎn)足要求的工況下再采用水電機組參與無(wú)功調節，提高水電機組運行可靠性和穩定性。

當前發(fā)展水光互補發(fā)電需重視四個(gè)問(wèn)題
盡管水光互補發(fā)電優(yōu)勢明顯，但當前仍有多個(gè)問(wèn)題值得關(guān)注。
一是水光容量配比問(wèn)題。水光互補發(fā)電可減少光伏直接并網(wǎng)對系統的影響，但也降低了水電機組調節能力和運行靈活度。因此，合理的水光容量配比是發(fā)揮水光互補發(fā)電優(yōu)勢和作用的關(guān)鍵。應基于土地資源、環(huán)境保護、流域航運及防洪要求，結合水庫庫容、水電機組調節性能、電力消納空間、負荷特性、系統調峰需求及送出通道容量等條件，統籌確定光伏發(fā)電容量。此外，在互補控制系統中，水電機組聯(lián)合振動(dòng)區等參數設置應與光伏發(fā)電容量相匹配，以免影響水光互補發(fā)電運行效果。
二是消納與接入系統問(wèn)題。西南地區的大中型水電站以220千伏及以上電壓等級并網(wǎng)為主，電力一般需遠距離傳輸至負荷中心消納。對于光伏電站接入系統來(lái)說(shuō)，應首先分析清楚電力消納方向，詳細論證光伏電站直接與大中型水電站打捆送出的必要性。若近區具備消納空間和送出條件，則優(yōu)先考慮光伏電站通過(guò)低電壓等級接入周邊站點(diǎn)；若近區無(wú)消納空間或不具備送出條件，對各類(lèi)外送方案進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟比較后，可推薦光伏電站接入高電壓等級的水電站升壓站，通過(guò)水電站已有線(xiàn)路打捆送出。
三是與常規電源協(xié)調問(wèn)題。光伏發(fā)電以水光互補形式大規模發(fā)展，將擠占常規電源的電量空間，導致部分機組低效運行，加劇電源企業(yè)間的利益沖突。由于目前電力市場(chǎng)輔助服務(wù)機制尚未完善，常規電源的基礎支撐作用若被削弱，將影響電力系統安全穩定性。因此，需統籌水光互補發(fā)電與常規電源協(xié)調發(fā)展。
四是對電網(wǎng)運行影響問(wèn)題。西南區域光伏大規模并網(wǎng)將對黔西南、黔西北、滇西北等電力外送斷面持續造成壓力。隨著(zhù)大量的電力電子元器件接入系統，可能導致轉動(dòng)慣量下降、短路容量支撐不足、次同步諧振等新問(wèn)題，影響電網(wǎng)安全穩定運行。

加強水光互補高質(zhì)量發(fā)展要從三方面發(fā)力
針對上述問(wèn)題，建議加強規劃協(xié)同，統籌各方需求，促進(jìn)水光互補高質(zhì)量發(fā)展。首先，統一開(kāi)展西南地區大中型水光互補發(fā)電規劃，推動(dòng)國土、環(huán)保、水利、電源、電網(wǎng)等各方共同參與，統籌考慮資源條件、環(huán)境保護、防洪航運、電力消納送出、電網(wǎng)調峰和安全穩定等要素，實(shí)現多目標協(xié)同。
同時(shí)，完善技術(shù)標準，規范管理體系。建議結合電力系統安全穩定導則、水電站和光伏電站設計、水庫調度管理等規程規范要求，制定大中型水光互補光伏發(fā)電項目的技術(shù)標準，明確水光互補合理滲透率、送出校核和調度運行等原則和要求，加強規劃、設計、建設和運行的規范管理。
此外，還要健全市場(chǎng)機制，促進(jìn)協(xié)調發(fā)展。西南地區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(chǎng)價(jià)值尚未充分體現。建議堅持市場(chǎng)化原則，積極推動(dòng)新能源發(fā)電參與市場(chǎng)化交易，加快電力輔助服務(wù)市場(chǎng)建設，促進(jìn)源網(wǎng)協(xié)調，推動(dòng)水光互補發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展。