光伏发电不太可能在电网独立存在，
必须要有常规能源来补充。”
国家电力投资集团【tuán】黄河上游水电开【kāi】发【fā】有限责【zé】任公司(下称“黄【huáng】河公司【sī】”)董事长谢小平，在【zài】近日接【jiē】受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者采访时表示【shì】。
为了解【jiě】决【jué】光伏发电间歇【xiē】性造【zào】成的并网难【nán】题，黄河公司与相【xiàng】关科研院所研发了水光【guāng】互补【bǔ】协调运行控制【zhì】系统，实现了水力发电和【hé】光【guāng】伏发电快速补偿。
黄【huáng】河公司是国家电【diàn】力【lì】投资集团控股的综合性能源企业。截至2018年，该公【gōng】司已建成17座水电站【zhàn】，装机容量为1083万千瓦;拥【yōng】有37座光伏电站，装机容量为388万千瓦，占全国光伏装机总量的5%。
水光互【hù】补是指，当【dāng】太阳光照强【qiáng】时，用光伏发【fā】电，水电停【tíng】用或者少发【fā】。当天气变化或夜【yè】晚的时候，就可以【yǐ】通过电网调度系统【tǒng】自动调节水电发电，以减少天气【qì】变化对【duì】光伏电站发电【diàn】的影响，提高光【guāng】伏发电电能【néng】的【de】质量，从而获得稳定可靠的【de】电源【yuán】。
2013年【nián】初，黄河公司依【yī】托龙羊峡水电【diàn】站，建设了【le】850兆瓦龙羊峡水光互补光伏电【diàn】站。该【gāi】光伏电站【zhàn】位于青海省海南藏族自【zì】治州共和县塔拉滩上的光伏产业园区，在龙羊【yáng】峡【xiá】水库【kù】左岸36公里附【fù】近。
青海是中国日照条件最为【wéi】丰富的地区之一，日【rì】照【zhào】时间长，年总辐射量大于6800兆焦/平【píng】方米。同时【shí】，青【qīng】海拥有10万【wàn】平方【fāng】公里荒漠化土【tǔ】地，适合建设光【guāng】伏发【fā】电和风电【diàn】等新能源。
黄河公司【sī】海南新能源发电部维护中心副主任宦兴胜介绍，黄【huáng】河公司位于青海共和县的这【zhè】座光伏电站可视为“虚拟水电机【jī】组”接【jiē】入龙【lóng】羊【yáng】峡【xiá】水电站【zhàn】，通过水轮【lún】机组的快速调节，将原本光【guāng】伏间歇【xiē】、波动的功【gōng】率不稳定的锯齿【chǐ】型光伏电源【yuán】，调【diào】整为【wéi】均衡、稳定的平滑【huá】电源，以两个电源组合的电【diàn】量，利用龙羊峡【xiá】水电【diàn】站【zhàn】的送【sòng】出通道送入【rù】电网。
▲水光互补项目的总有功曲线
“我们对水轮机【jī】自身特性进行测试，对水【shuǐ】轮机监【jiān】控【kòng】系统进行改造。当光伏电站【zhàn】的光信号送到【dào】水电站的监控【kòng】系统【tǒng】。被监测到以【yǐ】后，监控【kòng】系统会自动调节【jiē】水【shuǐ】轮机的【de】调速器，调节水电站的发【fā】电出力【lì】。”谢小平说。
通过水光互【hù】补【bǔ】，龙羊峡水电站送【sòng】出【chū】线路年利用小时预计可由原来运行【háng】的4621小时提高到5019小时【shí】。这【zhè】样，龙羊峡水光互【hù】补【bǔ】光【guāng】伏电站【zhàn】一年可发【fā】电14.94亿千瓦时，对应【yīng】火力发电相当于【yú】一【yī】年节约标准煤18.36万吨【dūn】。
此外，由于【yú】光【guāng】伏板的【de】遮挡，光伏子【zǐ】阵区域的风速平均降低了50%，晴天天气【qì】下土壤水分的蒸发量也降低了【le】50%以上，有效缓解【jiě】了该区域【yù】的【de】水土【tǔ】流失，目前【qián】部分【fèn】退化草场已经恢复。
为【wéi】什【shí】么“水”和“光”更【gèng】配?
互【hù】补【bǔ】，最重要【yào】的【de】是在能源【yuán】利用上彼此【cǐ】可以相互补充，平衡电网的需求;并且在电【diàn】站建设、输变电设【shè】备上可以共用【yòng】，提高设【shè】备使用效率。
间歇性是光伏发电的缺陷。间歇【xiē】性意味着【zhe】其发电【diàn】量极不稳定，光照强的【de】时候【hòu】多，但在夜晚完【wán】全【quán】没有。这【zhè】是由【yóu】于照【zhào】在光伏面板上的【de】阳光本身因天气的【de】不稳定【dìng】而产生的“先天性缺陷”，无法通过光【guāng】伏器【qì】件或发【fā】电系统自身去改变。
水【shuǐ】电则是将河【hé】流【liú】、湖泊或海洋等水体所蕴【yùn】藏的水能转变【biàn】为电能的【de】发电方式，各水【shuǐ】电机组利用【yòng】小时主【zhǔ】要【yào】由各地的降水量和流【liú】域来水量决定。目前，中国【guó】水电【diàn】的年利【lì】用小【xiǎo】时【shí】稳定在3000~3700小时的区间。遇到河流枯水期或者长时间降雨量【liàng】较【jiào】少的时候，水电则相对乏力【lì】。
但光伏发【fā】电和水电的【de】“先天性缺【quē】陷”却能彼此【cǐ】互【hù】补。阴雨【yǔ】时【shí】节【jiē】，太阳能缺少的时【shí】候，正是【shì】水能充沛的时候;而赤日炎炎【yán】江河【hé】干枯，水能乏力的时【shí】候，正是太阳【yáng】能发力之【zhī】时。年【nián】日照时间和年阴雨时间【jiān】是互相对应【yīng】的，因此年光伏发电小时和年丰水发电小时在时【shí】段上基本也是互补的【de】。
研究显【xiǎn】示由【yóu】于水电较为稳定，为了充分利【lì】用太阳【yáng】能，首先让【ràng】光伏设备【bèi】全额输【shū】出【chū】，电【diàn】网需【xū】求【qiú】不【bú】足部【bù】分由水电设备提供。而水库本【běn】身就是个天然储能器，光伏【fú】发电节省的水资源，可以【yǐ】由水【shuǐ】库储存【cún】。也可【kě】根据电网需要【yào】，共同顶峰运行。在无水库的径流【liú】式水电【diàn】站中，光伏设备可以作为电站扩容【róng】，在枯水期时平衡电力，在丰水期时增加【jiā】出力。
目【mù】前除了“水光互补”，还有“风光【guāng】互补”的模式【shì】，但由于风能与太阳能【néng】都【dōu】属于能量密【mì】度【dù】很低的能源，且都随【suí】着天气和气候变化的方式【shì】没【méi】有【yǒu】显著的【de】“互补【bǔ】性”。这【zhè】使得风电和光电系统都【dōu】存在资源不确定【dìng】性导致发电【diàn】与【yǔ】用电负【fù】荷【hé】的【de】不平衡【héng】问题，必须通过蓄电池储能才能稳定供电。目【mù】前全世界比较公认的做法是，间歇式能源在常规电网的比重不【bú】能【néng】超【chāo】过20%，除非电网中有大量的水电或者抽水蓄能电站【zhàn】。因此，黄【huáng】河公司还【hái】布局了“水光风”多能互【hù】补100万千【qiān】瓦集成优【yōu】化示【shì】范工【gōng】程【chéng】，并于今【jīn】年6月并网。
2016年7月，国家【jiā】发【fā】改【gǎi】委、国家【jiā】能【néng】源局联合【hé】发布《关于推进【jìn】多能【néng】互补【bǔ】集【jí】成【chéng】优化示范工程建设的实施意见【jiàn】》，旨在提高可再【zài】生能源系【xì】统利用效率，解决新能源长期存在的弃风、弃光、弃水等顽疾。
谢小平认【rèn】为，未来随【suí】着技【jì】术【shù】进步，光伏的投【tóu】资越来越低，光【guāng】伏实【shí】现平价上网的那一天并不【bú】遥远。但如果无【wú】法攻克储能技术【shù】，将会极大地制【zhì】约光【guāng】伏独立发【fā】电的前景甚至替代常【cháng】规能源的可能性。
相【xiàng】关【guān】研究显示【shì】，由于【yú】资源【yuán】的不【bú】确定性，光电的发电与【yǔ】用电负荷常不平【píng】衡，必须通过蓄电池储能【néng】才能稳【wěn】定【dìng】供电。但光【guāng】电每天的发电量受天气影响很大，会【huì】导致【zhì】系统【tǒng】的蓄【xù】电【diàn】池组长期处于亏电【diàn】状态，影响蓄【xù】电池组的使用寿命。因此，光电【diàn】的【de】储能问题，将成为光伏实现平价上网后的重要课题。
“只【zhī】有当储能【néng】发展到【dào】一定程度，光伏才可能实现独立发电。”谢小【xiǎo】平表示，“否则我【wǒ】个人理【lǐ】解，在20年【nián】内光伏【fú】替【tì】代常规能【néng】源发电的可能性【xìng】几乎没有。”
