光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是否真正清潔一直是業(yè)內(nèi)爭議的話題。記者認為，光伏發(fā)電過程清潔當然無疑，光伏生產(chǎn)過程可控也是可期。然而，在每一個獨立光伏電站“享受陽光”的背后，通常會有相應(yīng)的火電機組在維持額定轉(zhuǎn)速，默默地做著“無用功”(旋轉(zhuǎn)備用容量)，而煤炭在這種“無用功”中被消耗，溫室氣體在無聲地排放。

當然相較于光伏發(fā)電產(chǎn)生的環(huán)境效益，電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用容量的煤耗并不突出，但這終究“不完美”。如何破解這一難題？“水光互補”模式給出了自己的答案。

“水光互補”模式到底有何優(yōu)勢？是否具有推廣潛力？帶著疑問，記者走進了中電投青海龍羊峽“水光互補”320兆瓦并網(wǎng)光伏項目。

變“垃圾電”為優(yōu)質(zhì)電

“1+1>2”的事例時有發(fā)生，“水光互補”模式正是其中一個。

龍羊峽“水光互補”320兆瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項目地處青海省海南州共和縣恰卜恰鎮(zhèn)以南約12公里處的塔拉灘，共和縣光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)。

在前往目的地的路上，記者不時就會發(fā)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電在青藏高原的應(yīng)用——這為生態(tài)脆弱、人煙稀少地區(qū)提供了現(xiàn)代社會的必需品——但對于青海而言，光伏發(fā)電的主角并不是它們，而是大型并網(wǎng)光伏電站。

青海的日照條件優(yōu)越，地勢平緩，荒漠、戈壁廣袤而價廉，得天獨厚的優(yōu)勢使青海成為我國重要的光伏電站基地。據(jù)測算，青海省太陽能年總輻射量平均為5800~7400兆焦/平方米，平均直接輻射量占總輻射量的60%左右，在海西地區(qū)(青海湖西部、西北部地區(qū))，這一比重更是達到70%以上。

記者了解到，截至2014年2月底，青海省已并網(wǎng)的大型光伏電站有131座，累計裝機容量達到了310萬千瓦，光伏清潔能源在青海能源總量中的比重已超過15%。2013年全年，青海光伏電站發(fā)電量超過了26億千瓦時。

太陽能發(fā)電因其間歇性、波動性和隨機性，常被業(yè)內(nèi)戲稱為“垃圾電”，并時有“棄光”現(xiàn)象發(fā)生。然而，雖然青海光伏電站并網(wǎng)需求巨大，但青海地區(qū)棄光問題并不突出。

“目前青海并不存在棄光問題，光伏電量都是優(yōu)先上網(wǎng)的，但是獨立光伏電站發(fā)電曲線具有波動性和間隙性，需要電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)，給電網(wǎng)穩(wěn)定運行造成一定沖擊，但情況可控。”中電投集團黃河公司新能源發(fā)電部經(jīng)理金東兵告訴記者，“而我們電站(龍羊峽‘水光互補’項目)送出的電，相對于獨立光伏電站而言，對電網(wǎng)更為友好。”

“由于光伏發(fā)電屬于能量密度低、穩(wěn)定性差，調(diào)節(jié)能力差的能源，長距離輸送中電力潮流變化將會給電壓控制增加難度，電力系統(tǒng)需要有足夠備用容量來削弱這種沖擊。”一位青海省電力公司調(diào)度中心工作人員告訴記者，“‘水光互補’模式可以騰出部分水電機組容量作為系統(tǒng)備用容量，增加調(diào)峰能力。”

“龍羊峽水光互補320兆瓦并網(wǎng)光伏電站是利用龍羊峽水電站水輪機組快速調(diào)節(jié)性能，通過水光互補的調(diào)節(jié)進一步優(yōu)化電能質(zhì)量，將互補后的優(yōu)質(zhì)電能通過龍羊峽水電站330千伏出線送入電網(wǎng)。”中電投集團黃河公司總經(jīng)理謝小平告訴記者，“這相當于龍羊峽新建了一臺水電機組。在考慮水量平衡的基礎(chǔ)上，結(jié)合龍羊峽水庫調(diào)節(jié)能力，通過水電機組快速調(diào)節(jié)性能，將光伏發(fā)電鋸齒形出力曲線調(diào)整為平滑穩(wěn)定曲線(見示意圖，編者注)，為電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)電能，提高了電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。同時，也提高了水電站對電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力和送出線路的利用率。”

據(jù)記者了解，該項目并網(wǎng)發(fā)電以來，運行穩(wěn)定，預(yù)計每年增加電力電量4.98億千瓦時；從實際運行情況看，每天從上午9時開始，光伏電站負荷逐漸增加，水電負荷逐漸降低，從16時開始，光伏電站負荷逐漸減小，水電負荷逐漸增加，形成“水光互補”。

業(yè)內(nèi)專家評價龍羊峽“水光互補”項目優(yōu)化了光伏發(fā)電電能質(zhì)量，解決了光伏電量消納瓶頸問題，為我國清潔能源利用提供了新型發(fā)展模式。

節(jié)水、節(jié)煤，清潔特性更凸顯

龍羊峽水電站位于青海省共和縣和貴南縣交界處，是黃河龍青段梯級開發(fā)規(guī)劃中的“龍頭”電站。電站位于龍羊峽入口處，庫容為247億立方米，具有良好的多年調(diào)節(jié)性能。

“水資源對于龍羊峽水電站來說是最寶貴的，除了汛期，龍羊峽水電站四臺水輪機是無法滿發(fā)的。”龍羊峽水電站總經(jīng)理張空海告訴記者，“據(jù)我了解，因為種種原因，龍羊峽水電站從建成之日起庫容就沒有滿過，水都是要省著用的，因此送出線路存在閑置問題。”

張空海表示，因打捆了光電，送出線路的年利用小時數(shù)比原來設(shè)計的4621小時提高了300多小時，盤活了存量資產(chǎn)。同時，水電站對電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力也增強了。

據(jù)了解，龍羊峽“水光互補”項目中水電和光電上網(wǎng)是單獨核算的，相當于水電站和光伏電站共用送出通道。張空海告訴記者，“在水電站的調(diào)節(jié)下，水電與光電打捆的電能很穩(wěn)定，32萬千瓦的光伏裝機相當于水電站的新機組，這樣一來就相當于過去龍羊峽水電站時刻保持4臺機組滿發(fā)的狀態(tài)，但卻節(jié)約了水資源，為枯水期穩(wěn)定發(fā)電提供了保證。”

除了節(jié)水，節(jié)煤也成為“水光互補”模式一大特點。

“我認為‘水光互補’模式最大意義在于減少了電力系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用容量。”謝小平告訴記者，“為獨立光伏電站備用的常規(guī)機組通常為火電機組，這些機組并不做功或者做功很少，但是煤耗卻是實實在在的。”

“大規(guī)模光伏并網(wǎng)以后，燃氣電站接到的電網(wǎng)調(diào)度指令明顯頻繁多了，而且經(jīng)常會有大范圍的出力調(diào)整，在對燃氣電站的設(shè)備造成影響的同時也限制了電站出力。”青海油田天然氣電力公司一位負責人告訴記者，“長期的低負荷運行導致度電氣耗增加，經(jīng)測算，一年要多損耗近600萬標方天然氣。”

“‘水光互補’完全是清潔能源之間的優(yōu)勢互補，節(jié)約煤炭的同時，效率更高。”謝小平告訴記者，‘水光互補’的調(diào)節(jié)是通過一套自主開發(fā)的系統(tǒng)控制軟件來實現(xiàn)的，這套系統(tǒng)填補了國內(nèi)此類關(guān)鍵技術(shù)的空白。

國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》支持地方創(chuàng)新光伏發(fā)展方式，并明確鼓勵利用既有電網(wǎng)設(shè)施按多能互補方式建設(shè)光伏電站。業(yè)內(nèi)人士認為，清潔能源“互補”方式有助破解大規(guī)模可再生能源接入電網(wǎng)的瓶頸，緩解“棄光”問題。

企業(yè)期待更多新增裝機指標

龍羊峽“水光互補”創(chuàng)新模式，已通過有關(guān)專家組的驗收，5個月的實際運營也取得了成效。資料顯示，青藏高原具有豐富的水電資源，技術(shù)可開發(fā)裝機容量12100萬千瓦，約占全國的25%。業(yè)內(nèi)專家認為，在青藏高原建設(shè)大規(guī)模“水光互補”并網(wǎng)光伏電站，具有得天獨厚的條件。龍羊峽“水光互補”項目的實施，為青藏高原實現(xiàn)更大范圍的“水光互補”提供了技術(shù)支撐。

中電投集團黃河公司副總經(jīng)理楊存龍認為，“水光互補”模式在擁有遼闊未利用土地、光照和水利資源都豐富的青海等西部地區(qū)具備推廣價值。黃河公司將繼續(xù)通過“水光互補”協(xié)調(diào)控制實踐，探索更加合理可行的“水光互補”實際控制運行方式，收集積累運行歷史數(shù)據(jù)，為后續(xù)大規(guī)模“水光互補”項目建設(shè)和運營提供技術(shù)支撐，為青藏高原實現(xiàn)更大范圍的“水光互補”進行技術(shù)探索，為電網(wǎng)輸送優(yōu)質(zhì)光伏電能提供廣闊前景。

但從目前情況來看，“水光互補”項目的推廣還有賴于國家對光伏政策的調(diào)整和支持力度。相較于大多數(shù)光伏電站，雖然“水光互補”項目更為經(jīng)濟，但離開政策補貼企業(yè)仍然無法獲利。業(yè)內(nèi)專家認為，光伏創(chuàng)新項目能夠為當下處于瓶頸期的光伏行業(yè)發(fā)展帶來活力，但該行業(yè)發(fā)展的根本仍然在該產(chǎn)業(yè)市場競爭力的整體提升。

楊存龍告訴記者，從龍羊峽水電站的調(diào)節(jié)能力出發(fā)，共計可以匹配85萬千瓦的光伏電站，因此黃河公司后續(xù)還希望再建設(shè)兩座32萬千瓦的光伏電站，實現(xiàn)“水光互補”的效益最大化。

據(jù)了解，青海省今年僅獲得50萬千瓦新建光伏電站指標，而在青海從事光伏電站開發(fā)的單位有50家左右。黃河公司一期項目就需要32萬千瓦指標，目前看來完成計劃將困難重重。

楊存龍表示，企業(yè)希望能夠追加新建裝機指標，但國家有全盤的考量，龍羊峽“水光互補”后續(xù)項目能否順利并網(wǎng)，將取決于國家根據(jù)光伏行業(yè)發(fā)展情況是否會作出調(diào)整。