分布式光伏电站与火力发电融合提效措施的研究

分布式光伏电站与火力发电融合提效措施的研究

赵丹  李亭  王芳娟  程全兵  张学霞

玉门油田水电厂

摘要：分布式光伏电站与火电机组的融合是推动能源结构转型、实现“双碳”目标的重要途径，是电力系统转型的关键方向之一，这种融合能够提高能源利用效率，促进新能源的消纳，增强电网的稳定性和灵活性。本文通过研究分布式光伏电站与火力发电机组融合提效措施，给分布式光伏和火力发电机组的融合，提供了可靠的技术支持。

关键词：分布式光伏电站；火力发电；融合方案；提效措施；电力系统。

引言：中国政府在“十三五”和“十四五”规划中明确提出了发展分布式能源的顶层设计和战略，为分布式光伏电站与火电机组的融合提供了政策保障和发展方向。随着全球对清洁能源的需求日益增长，能源结构正从以化石能源为主向可再生能源为主转型。随着清洁能源成本的持续下降，分布式光伏电站在经济上越来越具有竞争力。火电机组具有调峰能力强的特点，可以在光伏发电不足时提供稳定的电力支持，减少光伏发电波动性对电网的影响，增强电力系统的稳定性。分布式光伏电站与火电机组的融合需要在储能技术、智能调度系统、多能互补等方面进行技术创新，这些技术的突破将为电力系统带来更高效、更智能的运行模式。同时，与火电机组的融合能够提高能源利用效率，降低能源成本，对经济社会发展具有积极影响。

1、分布式光伏电站和火力发电机组的现状和挑战

1.1 分布式光伏电站的运营现状和面临的挑战

分布式光伏电站采用分散投放、就近消纳、余电上网的方式，旨在提高能源利用效率，减少电网损耗，改善环境质量。分布式光伏电站的运行现状却存在一定问题[1]。虽然光伏发电无疑是一种清洁可再生的能源，但其发电量却与天气状况、季节变化等因素密切相关，不可能实现全天候的稳定输出。光伏电站的投资成本高昂，且由于地理位置、设备性能、安装操作等因素，光伏电站运营中出现的问题也层出不穷。电能并网问题、电池片损耗大、投资回收周期长等挑战也严重制约了其发展。

1.2 火力发电机组的运营现状和面临的挑战

火力发电机组采用化石燃料发电，其稳定性高，可以满足电网持续稳定供电，是我国主力电源。火力发电机组的运营也存在不少挑战。燃煤发电厂废气排放问题严重，污染环境，受到社会各界广泛关注。随着国际油价上涨，火力发电的运营成本逐年增高[2]。此外，由于火力电站的运行与煤炭等传统能源的消耗直接相关，随着传统能源的日趋枯竭，火力发电的可持续性也引起了人们的深刻关注。过高的运营成本和显著的环境压力使得火力发电的现状及其挑战不容小觑。火力电站在维护和更新设备等方面的成本也相对较高，如何压低运维成本、提高设备效率，也成为火力电站现行运营面临的营运挑战之一。

2、分布式光伏电站与新能源电站融合的提效措施。

2.1 多能互补

分布式光伏电站与火电机组通过多能互补的方式进行融合，实现能源的优化配置。在日照充足时段，分布式光伏可以作为主要的电力来源，而在日照不足或夜间，火电机组则提供必要的电力支持。

2.2 储能系统配合

通过配置储能系统，如锂电池、储氢，可以平衡分布式光伏发电的间歇性和不稳定性，提高能源利用效率。

2.2 智能调度系统技术

利用智能调度技术，实现对分布式光伏和火电机组的优化运行，通过实时监控和数据分析，提高电力系统的运行效率。

2.4 微电网技术模式

在局部区域内构建微电网，将分布式光伏电站与火电机组结合，提高局部电网对高比例光伏发电的接纳能力。

2.5 区域电力交易模式

在示范区内推动分布式光伏发电区域电力交易，允许光伏项目向同一变电台区的电力用户直接售电，电网企业负责输电和电费结算。

分布式光伏电站与火电技术的融合旨在提高整个电力系统的灵活性和效率，同时促进可再生能源的消纳，这些提效措施都有助于实现分布式光伏电站与火电技术的高效融合，提高分布式光伏电站与新能源电站的整体效率和经济效益，推动能源结构的优化和清洁能源的高效利用。

3、分布式光伏电站和火力发电融合提效措施效果分析。

3.1 提高电网调度灵活性

在实际运行中，分布式光伏电站和火力发电机组的融合运行可以赋予电网更高的调度灵活性。分布式光伏电站能产生的电量受天气因素等影响，导致其输出功率波动较大，对电网稳定性形成威胁。火力发电机组因其电量可控性强，当融合运行时，火力发电的可控电力可以有效地平滑光伏发电的波动，提高电网稳定性。而且，光伏电站和火力发电的融和调控能大大降低火力发电的负荷，提高了光伏发电的电量，从而加强了电网调度的灵活性。

3.2 增强电网的稳定性

分布式光伏电站发出的电能直接供应给附近的负荷，减少了长距离输电的损耗和电网负荷，提高了电网的稳定性和可靠性。

3.3 提高电网频率稳定性

在电网运行中，电网频率的稳定是电网稳定运行的重要标志，而光伏和火电的融合能够有效地平衡电网的负荷和供电量，从而对电网频率有一定稳定作用。光伏发电在发电量上由于受天气、季节等因素影响会存在不确定性，这就给电网频率带来了不稳定因素，火力发电机组的控制性能够平滑这种波动，进而增强了电网频率的稳定性。而且，在发生电网频率偏离状况时，火力发电机组可以通过调整其出力，使电力供需满足，帮助电网恢复正常频率，所以在提高电网频率稳定性方面，光伏和火电的融合模式具有比单一火力或光伏发电系统更强的优势。

3.4 优化能源结构

融合模式促进了可再生能源与常规能源的协同，有助于优化能源结构，推动能源转型，实现清洁能源的高比例接入。

3.5 促进节能减排

分布式光伏发电是一种清洁的能源，与火电机组融合后，可以减少对化石燃料的依赖，降低碳排放，有助于实现“双碳”目标。

3.6 投资回收效果分析

分布式光伏电站和火力发电机组的融合运行的经济性也是其是否能被广泛推广的关键因素。这部分将具体分析此类混合电站的投资回收情况，包括初始投资、运营成本和电力售价等因素。研究发现，尽管初始投资相对较高，但由于能有效降低运营成本，提高电力利用率，所以整体的投资回报期较短。具体来说，光伏发电功率的正常化可以显著减小电力峰谷差，提高电网电力利用率，从而降低单位电力的电网输送成本。火力发电在混合中可以有效地起到调峰作用，降低火力运行成本，并且能够使得系统在光伏出力不足时，利用火力发电补齐，进而提高电价稳定性，使投资回报更为稳定。

4 分布式光伏电站与火力发电机组融合的前景展望

先进的电力系统最新技术提供了双重机会，不仅使能源供应即刻实现高效合理调度，而且规避了因异常天气或机械故障给电力供应带来的稳定性问题。个体化能源资源的高效集成是基础，其核心在于构建一个灵活，即时反应的能源管理体系。灵活的能源拓扑管理可以尽可能消除网络瓶颈，实现资源的最大化利用。对各种能源的实时调度也要求更高水平的数据处理和分析能力，包括深度学习，统计分析等方法，这有助于快速准确感知各类能源资源的状态变化，响应不确定性因素。

此外，尽可能降低传统火力发电机组的调峰负荷，降低运行成本，对具有储能能力的分布式光伏电站进行优化运营。这要求对电网需求和天气条件等多因素进行实时监控，依据实时数据进行智能调度。且应充分利用数字化技术，使其运行更加智能化，精准化。例如，运用深度学习技术，通过对过去电力需求的大量数据的分析，设立智能预测模型，使电力供应实现精确调控。

5 结论

通过研究可以看出，分布式光伏和火电的融合不仅能够增强电网调度的灵活性，降低能源消耗和不稳定因素，创新的融合提效措施还能大幅缩短投资回收期。这些成果为推动光伏电站和火力发电在大规模能源系统中的协同运营提供了理论依据和实践经验。

参考文献

[1]杨吉洲,李新军,齐欢.光伏电站与火力发电的融合发展分析[J].集成电路应用,2023,(10)。

[2]周海青王立华.光伏发电与火力发电融合的控制策略研究[J].机电信息,2023,(17)。

[3]李永军.分布式并网光伏发电站系统的应用[J].集成电路应用,2020,37(04)。

[4]马益锋,黄伟杰,张军达,王佐方,黄盛.分布式光伏发电站建设运营模式研究[J].科学大众：科技创新,2020,(12)。

[5]魏芳.分布式光伏电站发电效率提升策略[J].电子乐园,2019,0(08)。