中國儲能網訊：什么是新能源互補發(fā)電？
根據當地能源資源情況與電網特性，結合各種能源特點，通過建設新能源互補發(fā)電系統(tǒng)進行多能互補，能夠更充分發(fā)揮能源各自優(yōu)勢，提高供電可靠性。新能源互補發(fā)電系統(tǒng)可以同時配合儲能或調峰系統(tǒng)對電能進行存儲和釋放，改善發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出特性，緩解新能源的間歇性、波動性與電力系統(tǒng)需要實時平衡之間的矛盾，降低對電網的不利影響，使不穩(wěn)定的能源變成穩(wěn)定的、具有較高品質的電能。
新能源互補發(fā)電系統(tǒng)可分為多種新能源直接互補發(fā)電系統(tǒng)、多種新能源與儲能系統(tǒng)互補發(fā)電系統(tǒng)、新能源與傳統(tǒng)能源互補發(fā)電系統(tǒng)等。
多種新能源直接互補發(fā)電系統(tǒng)充分利用各種新能源發(fā)電的特點和互補性聯合發(fā)電，如風光互補發(fā)電系統(tǒng)。風能、太陽能具有間歇性、隨機性特點，但風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電在能源采集上互相補充又各具特色。在冬季和夜間風大、夏季和日間太陽輻射強的地區(qū)，太陽能光伏發(fā)電供電可靠、運行維護成本低，但造價較高；風力發(fā)電發(fā)電量高、造價和運行維護成本低，但可靠性較低，可利用這些特點，提高發(fā)電系統(tǒng)的經濟性和運行可靠性。
多種新能源與儲能系統(tǒng)互補發(fā)電系統(tǒng)將新能源發(fā)電與儲能系統(tǒng)相結合，保持發(fā)電功率輸出平穩(wěn)，如風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)。利用風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電的互補性以及儲能元件平抑功率波動的特性，使互補發(fā)電系統(tǒng)總輸出有功功率相對平穩(wěn)，減少功率波動，提高電能質量。
新能源與傳統(tǒng)能源互補發(fā)電系統(tǒng)包括新能源與火電機組組成的互補發(fā)電系統(tǒng)等。新能源在系統(tǒng)中可以作為主要能源，也可以只起到輔助能源的作用。例如，風力發(fā)電機組與柴油發(fā)電機組聯合發(fā)電，沼氣與柴油并用，進行內燃機發(fā)電等。
新能源互補發(fā)電系統(tǒng)按照運行方式，可分為獨立混合發(fā)電系統(tǒng)、并網發(fā)電系統(tǒng)及微電網混合發(fā)電系統(tǒng)等；按組合類型和功能，可分為季節(jié)性互補、梯級利用、多種能量輸出等模式。新能源發(fā)電在互補發(fā)電系統(tǒng)中所占比例比較高，通過合理設計容量配比，實現提高互補發(fā)電系統(tǒng)的新能源利用率，減少新能源的棄用損失。在設計新能源互補發(fā)電系統(tǒng)時，應主要考慮投資成本和發(fā)電成本，系統(tǒng)應具有合理的經濟性。
國家風光儲輸示范工程
2009年6月，國家電網有限公司會同國內高校、研究機構、設備供應商聯合開展技術攻關，采用全球首創(chuàng)風光儲輸聯合發(fā)電技術路線，建成全球規(guī)模最大的集風電、光伏、儲能及智能輸電于一體的新能源示范工程——國家風光儲輸示范工程（以下簡稱示范工程）。其中，風電450兆瓦、光伏100兆瓦、儲能33兆瓦。工程位于河北省張家口市壩上地區(qū)，國網冀北電力有限公司為建設運營單位。
示范工程實現多項技術創(chuàng)新及突破，包括風光儲聯合發(fā)電互補機制及系統(tǒng)集成、運行調控、風光功率預測、大規(guī)模儲能、風電入網檢測等多項核心技術，達到國際領先水平，解決了制約大規(guī)模新能源集中并網的世界性技術難題。示范工程攻克了聯合發(fā)電優(yōu)化調度、全景監(jiān)控、電池儲能大規(guī)模系統(tǒng)集成、風光儲設備并網友好性、風光聯合功率高精度預測等一系列重大難題，建立了完整的風光儲聯合發(fā)電核心技術體系，取得了多項自主知識產權，總體達到國際領先水平。
風電技術采用了國內最典型的6種型號風機，包括陸上最大5兆瓦直驅風機，機型均系首臺首套，引領風電技術向大容量、高效率發(fā)展；光伏應用了最全光伏組件和跟蹤方式，多角度、全方位開展技術經濟比較；儲能在全球首次實現了30多萬節(jié)電池集成應用，協調控制技術世界領先，是全球種類最多的大規(guī)模化學儲能電站。
國家風光儲輸示范電站成功完成“黑啟動”實驗，成為全球首家具有“黑啟動”功能的大規(guī)模新能源聯合發(fā)電站，填補了國內外該領域技術空白，確保了新能源涉及的局部微電網在特殊情況下的可靠運行。
截至12月4日，國家風光儲輸示范工程累計發(fā)電量60.11億千瓦時，相當于節(jié)約標準煤242.84萬噸，減排二氧化碳599.30萬噸。
東福山島風光柴儲微電網示范工程
東福山島位于浙江舟山市普陀區(qū)東北方向約50千米，面積2.95平方千米。東福山島溫暖濕潤，四季分明，夏季光照充足，太陽能資源豐富；冬季冷空氣形成大風，風能資源豐富。
2010年4月，浙江省電力公司電力科學研究院（以下簡稱浙江電科院）承擔了東福山島風光柴儲微電網示范工程的系統(tǒng)優(yōu)化設計、關鍵系統(tǒng)設備研發(fā)、運行控制策略開發(fā)及集成調試等工作。
針對東福山島獨立發(fā)供電系統(tǒng)的特殊性，浙江電科院研究了新能源的間歇性、負荷特性、蓄電池系統(tǒng)充放電特性與壽命特性、海水淡化系統(tǒng)及柴油發(fā)電機的運行特性，確定了系統(tǒng)各單元的容量配置，提出了一種適用于海島型獨立發(fā)供電系統(tǒng)的優(yōu)化設計。
浙江電科院開發(fā)了光儲一體化變流器，具有并網和離網雙模式運行功能，有效實現了光儲系統(tǒng)功率輸出的靈活調節(jié)。提出了以海水淡化系統(tǒng)為可調負荷的海島風光柴儲獨立發(fā)供電系統(tǒng)的優(yōu)化運行控制策略，提高了可再生能源的利用率。研發(fā)了海島型風光柴儲發(fā)供電系統(tǒng)綜合監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)，實現了系統(tǒng)的有效監(jiān)控、能量管理與優(yōu)化控制。
東福山島風光柴儲工程配置了7臺單機容量30千瓦的風力發(fā)電機組、1套100千瓦太陽能發(fā)電系統(tǒng)、1套960千瓦時儲能鉛酸蓄電池、1套300千瓦雙向變流器、1臺200千瓦柴油發(fā)電機組及1套日產淡水30噸的海水淡化系統(tǒng)。該工程總裝機容量為510千瓦，是當時國內最大、新能源供電比例最高的離網型供電系統(tǒng)。
2011年4月，工程開始發(fā)電并進行帶負荷調試，2011年7月通過250小時連續(xù)運行考核，項目正式投產。2017年8月，東福山島風光柴儲微電網示范工程通過海纜并入電網。截至并網前，風光可再生能源累計發(fā)電量120萬千瓦時。
該系統(tǒng)的諧波等指標滿足國家相關標準要求，運行控制方式靈活，可靠性高，在保證全島24小時可供電的同時，有效地利用了可再生能源發(fā)電，將柴油發(fā)電比例降低了45%。
項目建成后，東福山島供電能力擴容了3倍，電站運行穩(wěn)定，電能質量提高，探索出了一種為遠離大陸的島嶼供電的新模式。
版面內容來源于《中國電力百科全書》（新能源發(fā)電卷）、國網冀北電力有限公司、國網浙江省電力有限公司，金雍奧、張巖、汪冬輝對本文有貢獻。
