风电储能 浅谈新能源出力随机波动与储能配置

　　新能源发电出力具有随机波动性，发掘风电、光伏发电出力的波动规律，并在规划运行环节加以利用，应会带来重要价值。

　　从风电、光伏发电转化环节看，风电、光伏的直接能量来源是风能与太阳能，而从风能、太阳能转化为电能的过程可通过物理模型和数学公式进行相对准确的模拟，因此认识风电、光伏发电出力波动规律从本质上来说是进一步认识风能、太阳能资源的波动规律。

　　新能源开发往往分布的区域很广泛，新能源场站之间的经纬度差异也较大，具有一定的时间和空间互补特性，例如风电与风电之间、光伏与光伏之间、风电与光伏之间，可能会存在着一定的时间和空间上的互补规律，能够平滑降低出力的波动。

　　下面，先通过微信公众号一篇文章里的几张图，是由中国工程院郭剑波院士所做的演讲，回顾一下风电的出力波动性。

　　通过上图可见，单座风电场在一天中的不同时间尺度，波动会很大，1小时内出力会从0到满发，但一省所有风电出力波动性会相应减小，多省风电出力叠加后的整体波动会进一步降低。

　　从上图中，可以看出随着空间范围的扩大，风电的波动性会减小，空间范围越大、风电的整体波动性会越小，说明风能资源具有一定的空间互补性和平滑效果。其实理解这个特性，通过下面一张图（中国山脉分布图）也可以有个大体判断。

　　风能资源在时间和空间分布上存在着很强的时间性和地域性。例如我国西部和东北地区，在青藏高原、昆仑山脉、天山山脉的作用下，以及大兴安岭和长白山脉的作用下，可以形成多个风道，从上面图中可以大体看出轮廓示意。

　　初步判断来看，三个风道属于西风带，各个风道之间会存在一定的资源相关性。另外，从单独的风道来看，由于地形地貌的差异，处在与风向平行分布的各个风电场绵延数百甚至上千公里，由于风吹的方向大概率由西向东，风电出力也会存在着一定的延迟，即风电场不会同时大出力，因而也会降低波动性。

　　太阳能资源与风资源不同，局地效应较小，通常在一定区域内的辐照度变化情况差别不大，从上面图中的光伏波动也能看出相关特性。但我国最东在东经135°，最西边在东经75°左右，东西长度距离超过了5000公里，大约相差4小时。即使西北地区的青海和新疆等几省，东西最大长度距离也超过了2000公里。因此，见到太阳会有先后，东西部的省区会存在光伏出力的时序延迟，一定程度上具有时间上的互补性。

　　下面两张图是早期的新能源场站接入电网的示意图，大体可以看出，早日投运的新能源电站大多位于电网末端，开发相对集中，往往是多个电站连片汇集接入到电网。

　　前述初步分析了单个新能源场站随机波动大，但地理分布的多个新能源场站组成的风电集群会降低出力波动性，而多个风电集群的出力波动会进一步降低。

　　因此，感觉单一新能源场站配置储能的效果，可能不如多个场站联合使用更有效，对储能的配置规模也会相应减少，而配置在哪儿更合适，图中的红色圈圈示意的位置会不会更合适一些？即在电网侧的汇集站配置，是不是更有利于解决随机波动问题，最大化发挥储能“四两拨千斤”的功效?

　　即使是其他接入方式电网的新能源电站，地理分布可能差异较大，但涓涓波动细流汇入大电网，找寻大电网中合适的位置配储能，感觉作用和效果也会优于在电站单独来配置。

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