綜合比較各類可再生能源的利用，光伏和風電是其中技術最成熟的，也被視為未來最有前途的可再生能源利用技術。風能資源和光照資源都具有間斷性和不穩定性的特點，然而全球某些地區從宏觀上來看，風能資源和光照資源在地理分布上具有較大一致性，比如我國的“三北地區”，既是風能資源豐富的地區，又是太陽能資源豐富區，適合建設大規模風電場和光伏發電站。在這些地區，可以充分利用風能與太陽能在地域上的重合性及時間上的互補性，建設風光互補電站，使電站整體出力區域平穩的同時，還可以降低投資、提高效益。

本文對“三北地區”某10萬kW的風電場進行初步分析，從資源、土地、出力、送出和經濟性幾個方面淺析其補充建設光伏的可行性。

一、風電場概況

該風電場所在區域地形十分平坦、交通便利、地質條件良好。風電總裝機規模10萬kW，共安裝了66臺1.5MW的風力發電機組，場內建設一座220kV升壓站，并安裝一臺100MVA主變壓器，220kV側電氣主接線采用單母線接線方式，以一回出線接入系統。

該風電場場內測風塔70m高度年平均風速分別為7.1m/s，年平均風功率密度348.0W/m2，3~5月、10~11月風速風功率密度較大，6~9月風速風功率密度較小。從日變化上來看21：00~凌晨3：00風速風功率密度較大，8:00~19：00風速風功率密度相對較小。 

可行性研究階段根據代表年逐小時風速、風向數據計算出風電場滿發小時數約2360h（計算所采用的風機與實際安裝廠家型號一致），受限電影響，該風電場2014年全年總發電量約17530萬kW，滿發小時數1770h。

二、風電場所在區域太陽能資源

風電場所在區域屬溫帶大陸性季風氣候，多年均日照時數約2880小時，日照時間較長；多年平均太陽能總輻射量5300MJ/m2，屬于太陽能資源總量“很豐富帶”，適合光伏電站的建設。

三、風電場內可建設光伏場地

根據該風電場的總平面布置圖及土地利用現狀圖，升壓站以南進場道路以東約有1200畝閑置用地，土地性質以荒草地為主。根據風機實際的輪轂高度、葉片長度，模擬出冬至日風機陰影影響范圍，將風機陰影遮擋范圍剔除后，可利用的閑置土地面積約750畝，不考慮其他因素初步判斷可開發光伏容量約2萬kW。

四、太陽輻射月變化及日變化

1、太陽輻射月變化

該地區近20年太陽能月總輻射量變化如下圖所示。5~8月太陽能輻射量較大，11~1月太陽能輻射量較小。


2、典型日太陽輻射日變化

對距離風電場最近的輻射觀測站四個典型日的輻射日變化進行分析，該站2014年春分、夏至、秋分、冬至四個典型日輻照度日變化見下圖。除秋分日受陰雨天氣影響外，其余三個典型日輻照在12：00~13:00出現全天最大值，主要集中在10:00~15:00，占全天的60%以上（夏至），冬至日達90%以上。



從該風電場風速風功率月變化、日變化曲線（圖1~3），以及輻射月變化、典型日日變化（圖5~9），可以看出，風光資源在季節和晝夜的變化上存在互補性，尤其是晝夜變化的互補性尤為明顯。在該風電場內建設光伏，可以起到平滑出力曲線，使得輸出功率趨于穩定，緩解獨立采用風電或光伏所產生的由季節、晝夜、天氣等因素帶來的波動問題，使得風電和光伏形成互補。

五、風電場各月最大出力

該風電場2014年各月最大出力發生的時間為：1月、2月、5月、12月發生在19:00，3月發生在20:00，4月、9月發生在12：00，6月、11月發生在17:00,7月發生在23:00，8月發生在6：00，10月發生在1:00，即除4月、9月，其他各月最大出力均發生在光伏電站不發電或者發電很少的時間。

（受該地區限電影響，獲取到的發電量并不能完全反映風電場的真實情況）。

對光伏電站出力比較集中的時間段內（9:00~15:00），風電場的出力進行分析，篩選出風電場出力大于9萬kW發生小時數見下表。


風電場出力大于9萬kW發生小時數僅占光伏電站出力集中的時間段（9:00~15:00）的2.69%，考慮光伏電站的系統效率損失及逐年衰減，保守考慮可在風電場場內空地建設1萬kW光伏電站，以1回集電線路接入原有升壓站，與風電場工程共用一臺100MVA的主變壓器。

六、經濟性分析

若在該風電場內建設1萬kW光伏電站，可利用已建成的升壓站及主要電氣設備，站內新增35kV開關柜及保護測控裝置、關口計量表、光功率預測系統以及協調控制系統等設備即可。同時可利用風電場內已修建好的進站道路和風機之間的道路，運行維護人員也可與風電場共用。經估算，與獨立建設的1萬kW光伏電站相比，投資可下降約8%~10%。

結語

初步分析，在不考慮未來限電的情況下，在該風電場內補充建設1萬kW光伏電站是可行的。