[分享]“水光多能互补”清洁能源创新发展管理

“水光多能互补”清洁能源创新发展的内涵和做法

“水光多能互补”清洁能源创新发展的内涵：将水电长周期建设和光伏短周期建设相结合，利用水电先行建设的场地、资金和送出优势，结合地处云贵交界的气候和地域优势，依托国家发展新能源的电价补贴政策，依靠国家电投、贵州金元及政府支持，借助“水光互补”的科学调度，实现水电与光伏的协同建设，创新清洁能源发展的模式，达到促进企业健康发展的任务目标。

为了建成“水光多能互补”项目，需全面、审慎、积极地分析各方面的问题和条件。

首先，分析象鼻岭水电站区域光伏开发的便利条件，一是可充分利用水电站已征地的施工生活区土地和水电站220千伏送出线路的容量富裕，共用控制室和出线通道降低工程造价；二是对水电站周边光伏开发具备良好的管理优势，最大限度地节约管理成本，降低运行费用；三是将光伏资源和水电资源整合为一个电源，不仅优化了光伏电站的电能质量，还为探索“水光互补”的运行模式积累了经验。

其次，分析象鼻岭水电站区域光伏开发的政策条件，一是符合国家对新能源开发的大政策，可获取较高的电价；二是国家电投集团目前在光伏开发上态度积极，使项目立项和推进更加容易；三是符合贵州省及威宁县的发展需要，通过投资带动项目区域的群众脱贫致富。

最后，分析象鼻岭水电站区域光伏开发的经济效益，根据该地区的总辐射年均值约5000 兆焦/平方米，判断光伏电站的利用小时数可达到1100小时，满足投资开发的收益需求，在象鼻岭进行“水光多能互补”项目开发是切实可行的。

用好用活新能源政策，加快光伏项目立项

在贵州省、国家电投、贵州金元和威宁县大力发展新能源项目的政策支持下，经前期测光并进行光资源评估后，拟利用水电站施工区已征用土地和租用水电站周边土地建设48兆瓦农业光伏电站。项目采用“水光农”互补开发模式，具有光伏、水电出力协调互补和土地综合利用的特点，同时利用项目土地进行农业开发，解决当地百姓就业问题。

由于资源丰富，且项目“水光农”的概念独特，都属于清洁能源项目，加上农业项目的实施能有效助推当地农户脱贫致富。因此该项目从可研阶段就得到各级政府和能源局、电网公司的大力支持，从立项到取得备案，仅耗时3个月，充分体现了项目的“生命力”优势。

做好项目管理，确保如期投产

要实现“水光多能互补”就得分别建设好水电和光伏两个电站，其中水电是基础，光伏是发展（见图1）。

做好水电站长周期建设安全和质量管控。象鼻岭水电站是“十二五”至“十三五”期间，贵州省开工建设的最大水电站工程，库容和装机都是贵州金元水电板块的翘楚，大坝和地下厂房都是目前贵州省同类型规模最大的工程。在漫长的建设期内，通过以下几方面做好工程的安全和质量管控：

一是长周期中严控安全。象鼻岭的工程安全管理十分困难，水电站周边地质条件十分复杂。自进场以来，一直饱受自然灾害困扰，其中2014～2016年均有相当规模的泥石流和水毁事件发生，期间还经历过两次大地震。电站地质条件复杂，是贵州少见的玄武岩地貌，施工区域内沟壑纵横，崩塌体比比皆是。

二是充分相信和依靠地方政府。象鼻岭水电站位于云贵交界的牛栏江上，周边汉、彝、苗、回等多民族杂处，民情复杂、民风彪悍，征地移民、工程建设等工作阻力大。通过两地政府的协调，工程得以顺利开展。

三是依靠建管处和监理，加强质量监督。水电站采用碾压混凝土拱坝的坝型方案，较其他方案可以节约近1/3的投资，效益显著的同时，工程建设的难度也大幅度增加。通过建管处和监理协同管理，各参建单位从细节入手，严把验收关。

四是水电厂作为业主，不等不靠、自己动手。因机电设备大多为业主自行采购，且电厂人员经过前期的生产准备，形成了一支敢打硬仗的运行和调试队伍，为工程的顺利投产奠定了坚实的基础。

做好光伏电站短周期质量和进度管控。光伏电站的建设相比其他工程建设项目而言，其投资金额大、建设周期短的独特性使得电站的建设管理难度加大，安全、质量、进度和成本是工程实施过程中需要控制的几个方面。

施工进度控制方面，由于光伏项目建设期只有几个月，施工进度的控制尤为重要，进度的控制主要是根据工期总目标的要求，督促施工单位按周报送每周应完成施工进度计划，并将进度计划分为里程碑、横道图和网络图计划。

工程质量控制方面，质量控制要从源头上抓起，即从基础工程开始施工就严格控制，对桩的轴线、距离及桩的标高进行认真复核。

施工安全控制方面，项目坚决贯彻“安全第一，预防为主”的安全方针。要树立安全意识，掌握安全技能，严格按照操作规程，特殊工种作业人员必须持证上岗，危险性较大的作业要有专项安全施工方案。重点抓好交通安全、工程机械安全。

资金的使用控制方面，在签订EPC总承包合同时，明确了总承包单位需垫资半年，有效地解决了建设资金来源的问题。光伏电站建设的管理还涉及到地勘、设计、监理、施工、厂家、当地居民、有关政府部门等方方面面的关系协调和处理，需要投入更多的人力、物力和财力。

开展“水光互补”运行研究

象鼻岭“水光多能互补”项目建成后，实现“水光互补”运行成为项目能否见效的关键，通过前期的“水光互补”运行研究，积累了大量的经验，同时借鉴其他公司 “水光互补”项目的先进经验，实现了项目的科学和高效运行（见图2）。

主要研究内容。一是“水光互补”自动运行控制技术研究。研究在水光协调互补运行模式下，满足电网发电要求，以最大限度利用太阳能、减少弃水和弃光为目标的光伏与水电AGC、AVC的联合控制模型和控制策略。

二是“水光互补”经济运行发电计划研究。建立相应的水光联合调度模型，在满足电网安全稳定运行情况下，充分利用清洁能源，减少弃光、弃水。

创新点。一是研究一种高效可靠的水光联合发电控制模型，利用水电机组的连续可调节特性，平抑光伏发电出力，保持新能源区域发电系统功率的稳定输出，提高电网电能质量，减少对电网的冲击。

二是通过该研究，在电网调度层面，充分利用区域水、光互补协调，实现联合调度技术及运行管理，提高清洁能源有效利用率。三是将光伏、水电两种不同类型的电源整合为一个电源，通过水轮发电机组的快速响应能力和水电站水库调节能力，弥补光伏发电不稳定、出力变化大的缺点，使叠加出力平滑、稳定，减少电力系统为吸纳独立光伏电站发电所需的旋转备用容量，提高电力系统的安全性和稳定性。

研究方法和实施方案。一是记录运行期的各种气象数据；记录春夏秋冬四季、晴雨多云等天气，以及昼夜等不同条件下的光伏电站运行数据；记录丰、平、枯水年，不同时节水电站的运行数据。二是对光伏电站、水电站记录数据进行整理，得出不同时间、气象条件下光伏和水电站的运行特性。三是根据光伏、水电站运行特性，研究分析适合于本项目的联合运行调度方案。四是开发“水光互补”协调运行控制软件，实现“水光互补”协调运行AGC控制、AVC控制及水量平衡控制。

研究成果。“水光互补”分析：基于水光联合出力不大于240兆瓦，在除丰水年7～9月象鼻岭水电站无调节性能存在弃光或者弃水的可能外，其他时段和水文年情况下，象鼻岭水电站与光伏电站联合运行均具有良好的互补能力。

送出线路输送能力分析：在光伏电站接入后，丰水年7～9月电站送出线路最大输送功率不超过300兆瓦；其余时节，电站送出线路最大输送功率不超过240兆瓦，均低于电网调度允许的线路最大输送容量370兆瓦。光伏接入后，象鼻岭—威宁220千伏送出线路可以满足水电及光伏全额送出的要求。

象鼻岭水电站装机240兆瓦，多年平均电量约9.3亿千瓦时，象鼻岭—威宁线路年利用小时约3875小时。光伏电站年发电量约0.63亿千瓦时，与象鼻岭水电站打捆送出后，象鼻岭—威宁线路年利用小时提高至约4175小时。

算好经济账，确保经济效益

“水光多能互补”不仅仅是运行方式上的互补，从财务角度来说，更是体现了投资短期与长期的互补、现金流和利润的互补。

短期投资与长期投资的互补。水电站的建设是一个长期过程，其投资回报也是一个长期过程，基本上水电站投产后几年都处于亏损状态，随着经营年限的增加，固定资产折旧及财务费用减少后，盈利能力逐渐增强。光伏电站属于短周期项目，一般建设期都在6个月内，投产当年即可实现盈利，但随着经营年限增加，发电量及电价补贴下降，盈利能力逐渐降低。

利用水电和光伏这一前一后的特性，以及象鼻岭水电厂统一管理的模式，可将部分运营成本先计入光伏电站，实现水电和光伏的双盈利，待水电度过财务成本高峰期后，反过来弥补光伏前期的成本支出，达到两个项目的盈利合理性。

现金流和利润的互补。水电站年发电量9.3亿千瓦时，按0.2924元/千瓦时计，可产生2.72亿元的现金，但由于固定资产折旧较高，导致利润较低甚至亏损。光伏电站年发电量0.63亿千瓦时，按0.86元/千瓦时计，可产生0.54亿元的收入，但由于国家补贴滞后，实际回收现金只有0.22亿元，支付财务费用和运营成本后，实际现金流短缺，但账面盈利能力强。

象鼻岭“水光互补”项目通过分析这一互补特性，有效运用财务手段，减少了财务费用，利用水电强大的现金流，支持后续新能源项目的建设，同时得益于光伏项目的盈利能力，实现了水电项目投产即盈利的目标。

实施效果

贵州首个“水光多能互补”项目建成。自2017年2月13日象鼻岭光伏电站全面开工建设以来，首个方阵于2017年6月17日并网发电，6月30日实现全容量（48兆瓦）并网，用了不到5个月的时间。

2017年4月26日象鼻岭水电站开始下闸蓄水，同年8月15日2号机组（120兆瓦）通过72小时试运，8月18日1号机组（120兆瓦）通过72小时试运，标志着贵州首个“水光多能互补”项目（288兆瓦）全部建成投产。下一步，象鼻岭水电厂将建设15兆瓦分散式风电场，届时将会形成全国首个“风光水多能互补”项目。

取得了显著的经济效益。象鼻岭“水光多能互补”项目利用已有的象鼻岭—威宁220千伏送出线路，水光互补后线路年利用小时将由3875小时提高至约4175小时。通过“水光互补”联合调度，使光伏发电效益最大化。2017年象鼻岭水电站发电2.7亿千瓦时，光伏电站发电0.34亿千瓦时，创造产值9891万元，产生效益1010万元，其中象鼻岭光伏电站盈利1289万元，象鼻岭水电站亏损279万元。

此项工作通过管理创新，产生直接效益：1010万元。

取得了显著的社会效益。一是象鼻岭“水光多能互补”项目的建成，有利于落实我国大力发展清洁能源的战略部署，符合国家发改委、国家能源局《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》的要求，具有良好的示范效应。

二是象鼻岭“水光多能互补”项目的建成，是贵州金元践行“绿色发展、清洁发展”的成果，为贵州金元优化结构、转型升级、扭亏脱困创立的新的模式，同时也为贵州清洁能源开发总结了经验、开创了先河。

三是象鼻岭“水光多能互补”项目的建成，带动了地方经济的发展，项目总投资30亿元，通过移民搬迁、交通还建、工程外包、劳务用工等方式，带动当地人民脱贫致富。

来源：网络