巴麗合亞 陳 華

(新疆大學電氣工程學院，烏魯木齊 830047)

新型能源風能和太陽能具有使用清潔、應用廣泛且用之不竭的特點，但其也存在一些弊端，如穩(wěn)定性較差及受天氣影響較大等。規(guī)模化利用風能及太陽能等二次可再生能源是解決環(huán)境問題和能源危機的有效措施之一。目前研發(fā)者們提出風能和太陽能在時間和地域上存在天然的互補性(在白天或夏季，太陽能大風能?。煌砩匣蚨厩锛?，風能大太陽能小)，若將這兩種新能源有效地結合利用，可彌補風力發(fā)電和太陽能光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)各自在資源利用上的缺陷，即可實現供電的穩(wěn)定性和可靠性，降低發(fā)電成本。我國西北地區(qū)是風能和太陽能資源較豐富的地區(qū)，風光互補供電系統(tǒng)是其未來獨立供電的主要方式。筆者介紹了風光互補發(fā)電在新疆的應用現狀，并指出其未來的發(fā)展前景。

1 新疆風能、太陽能資源分布①

我國三分之二以上國土的年日照時間大于2 200h，年輻射總量大于5 900MJ/m2。根據我國各省市接收太陽輻射的不同，可大致分為5類地區(qū)：一類地區(qū)全年日照時間為3 200～3 500h，主要有青藏高原、甘肅北部及新疆南部等地區(qū)；二類地區(qū)全年日照時間為3 000～3 200h，主要有河北北部、山西北部及內蒙古南部等地區(qū)；三類地區(qū)全年日照時間為2 000～3 000h，主要有山東、河南東部、新疆北部、吉林、遼寧及云南等地區(qū)；四類地區(qū)全年日照時間為1 400～2 200h，主要有福建、浙江及廣東等春季多雨地區(qū)；五類地區(qū)全年日照時間為1 000～1 400h，主要有四川和貴州省。

我國可開發(fā)利用的地面風能資源為10億kW，若擴展到50～60m以上的高空，可開發(fā)利用的風能資源為20～25億kW，主要代表地區(qū)有西北地區(qū)、內蒙古高原地區(qū)和東南沿海地區(qū)。風能相比常規(guī)能源具有開發(fā)成本較低、安全和無污染的優(yōu)點。

1.1 新疆風能的分布及開發(fā)

阿拉山口是新疆風能資源最豐富地區(qū)，高達500W/m2；大阪城谷地風能資源達370W/m2，是全疆第二；北疆北部、西部、東部、準格爾盆地、塔里木盆地、高山和高原地區(qū)的風能資源為50～100W/m2。新疆的風能資源開發(fā)起步比較早，1989年新疆首次建立了第一個風電場——大阪城風電場，也是中國第一座風電廠。經過近二十幾年的發(fā)展，新疆到目前為止已有九大風區(qū)，其中五大風區(qū)是中國風能資源大區(qū)。根據有關報道，預計到2016年阿拉山口的風電開發(fā)將達100萬kW的規(guī)模，屆時阿拉山口將成為新疆新的風能基地。

1.2 新疆太陽能的分布及開發(fā)

新疆四面環(huán)山，屬于干旱地區(qū)，其中70%為荒漠，云雨量少，大氣透明度好，晴天多，太陽能資源豐富，全年日照時間為2 500～3 500h，日照百分率為60%～80%，年輻射總量達5 430～6 670MJ/m2，年輻射照度總量比我國同緯度地區(qū)高10%～15%，比長江中下游地區(qū)高15%～25%。新疆太陽能資源利用區(qū)劃系統(tǒng)和分區(qū)特征見表1，東疆和南疆東部是太陽能輻射最高的一帶。

表1 新疆太陽能資源利用區(qū)劃系統(tǒng)及分區(qū)特征

《可再生能源發(fā)展十二五規(guī)劃》提出到2015年太陽能將全面代替常規(guī)化石燃料，太陽能發(fā)電裝機量達到2 100萬kW，其中光伏電站占45%，太陽能熱發(fā)電占5%，并網和離網分布式發(fā)電量占45%；到2020年太陽能發(fā)電量裝機達到5 000萬kW。在“十二五”規(guī)劃期間，新疆重點發(fā)展大型荒漠光伏發(fā)電，加快其規(guī)模化。

2 風光互補發(fā)電在新疆的應用現狀

風光互補發(fā)電在新疆有近十年的發(fā)展歷史，隨著人們生活水平的提高，電器設備的使用數量急速增大，為了確保用戶正常不間斷用電，風光互補發(fā)電系統(tǒng)的應用越來越廣泛，主要應用領域有日用產品風光互補(路燈及充電電源等)、建筑行業(yè)風光互補(光伏一體化建筑BIPV)及沙漠治理等方面。

風光互補路燈采用了風光互補技術，無論有無風或有無光都可通過風能機或光伏單獨或同時發(fā)電，從而滿足用戶的用電需求。風光互補路燈具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點，如果全省10%的路燈采用風光互補發(fā)電，每年可省電7億kW，減少二氧化碳、二氧化硫和煙塵排放量分別為768 000、5 600、2 100t。2010～2012年風光互補路燈成功應用在新疆吐魯番機場，新源縣建成了首個國際先進風光互補路燈系統(tǒng)，提升了城市品位，提高了市民的節(jié)能環(huán)保意識。

當前移動和電信通信基站典型的供電方式有市電供電系統(tǒng)、獨立的風能供電、獨立的太陽能供電和風光互補供電系統(tǒng)。新疆伊犁觀景臺基站由于太陽能供電不穩(wěn)定，致使該基站頻繁斷站，為了有效地降低斷站率，2009年8月伊犁電信采用風光互補電信通信基站，實現了穩(wěn)定供電，使該基站的斷站率從25%(取2008年冬季平均指標)下降到3%(取2009年冬季平均指標)，有效地改善了觀景臺基站的斷站情況。

隨著科技的不斷進步和政府的大力提倡，一系列激勵政策的出臺都將為風光互補發(fā)電的發(fā)展和應用提供強大動力保證。特變電工新能源公司在國家“十二五”規(guī)劃期間大力推進光伏荒漠電站和分布式電站的應用，建設了我國首座國家級風光互補發(fā)電示范站——吐魯番100MW級風光互補發(fā)電示范站，并于2013年12月19日成功并網發(fā)電，電站總裝機容量為100MW，全年發(fā)電量為16 477萬kW·h。除此之外，阿克塞30MW風光互補光伏發(fā)電項目于2013年2月24日經省發(fā)改委復函開展前期工作，現已完成可研、水保及環(huán)評等工作，該項目將有效彌補該縣風電場冬季枯風期的無風發(fā)電缺陷，對于維護和保持電網穩(wěn)定具有重大意義。

3 結論與展望

新疆風能和太陽能資源豐富，風光互補發(fā)電技術推動了可再生能源的多元化、規(guī)?；彤a業(yè)化發(fā)展。我國風光互補發(fā)電技術相對其他發(fā)電技術的優(yōu)勢是在不超過臨界點的情況下，規(guī)模大、經濟性好、成本低且發(fā)電穩(wěn)定性高。按照“十二五”規(guī)劃目標，預計到2015年我國并網風電裝機容量將達到1億kW，太陽能發(fā)電將達到2 100萬kW，風及光等新能源發(fā)電在中國能源構成中所占比重將不斷增長。

目前新疆各類新能源利用率相對較低，如果合理采用太陽能及風能等構成多種能源的互補的供電系統(tǒng)，可實現電、熱、冷聯供。風光互補發(fā)電系統(tǒng)與其他常規(guī)電站聯合發(fā)電，我國目前已成功完成了多個新能源結合的發(fā)電方式，其中青海省已經成功利用水、太陽能和風能建設了新能源發(fā)電基地。除此之外，還有對生物質能、風能及太陽能等可再生能源進行多能源互補技術。

[1] 周揚，吳文祥，胡瑩，等.西北地區(qū)太陽能資源空間分布特征及資源潛力評估[J].自然資源學報，2010，25(10)：1738～1749.

[2] 程航.新疆地區(qū)氣溫氣候變化特征[C].第27屆中國氣象學會年會論文集.北京：中國氣象學會，2010：1～18.

[3] 江明穎，魯寶春，姜丕杰.風光互補發(fā)電系統(tǒng)研究綜述[J].機電信息，2013，(9)：60～61.

[4] 石京，陳天琦，孟潔，等.能源穩(wěn)定型風光互補發(fā)電系統(tǒng)在道路照明中的應用[J].清華大學學報(自然科學版)，2012，52(2):139～143.

[5] 袁丹丹.風光互補監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D]. 曲阜：曲阜師范大學，2011.

[6] 王宇，婁承藝.風光互補電源控制系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J].電源技術，2007，31(8)：644～647.

[7] 趙光竹.新疆某光伏電站太陽能資源分析和支架結構設計[J].西北水電，2012，(2)：87～90.