對于可再生能源發(fā)電，最大的問題在于受氣候和天氣影響大。而煤油氣這種化石能源，在哪有、什么時候開采、開采多少，基本都可以由人的意志決定。
而風(fēng)能、水能、太陽能等可再生能源不受人為控制，當(dāng)人們想用電的時候，可能正巧沒風(fēng)、缺水、或者太陽被云彩遮住，【日食：當(dāng)光伏發(fā)電“遇上”日全食】一篇中介紹了德國光伏在日全食時面臨的困境。那么如何減少可再生能源這種供電的不穩(wěn)定性呢?
電力從業(yè)者提出了風(fēng)光互補、風(fēng)水互補的概念!
一天的用電負荷中，一般上午會有個早高峰、晚上會有個晚高峰，夜間是用電最少的時候，【平衡：如何理解“電力電量平衡”?】一篇中已有說明。風(fēng)光互補是針對一天的用電負荷說的。光電來自于太陽能，中午最大，太陽落山后就沒有了，正好可以滿足一部分白天的用電負荷。而“古道西風(fēng)瘦馬，夕陽西下”說明刮風(fēng)最大的時候一般是晚上和夜間，這個我們生活中也有體會，風(fēng)電正好可以滿足一部分晚高峰負荷需求。所以當(dāng)風(fēng)電和光伏發(fā)電建在一處時，白天太陽能發(fā)電、晚上風(fēng)力發(fā)電，正好可以“互補”上，讓供電曲線更平緩。
這樣還有個好處，就是提高了輸電線路的使用率，否則一條線路只送風(fēng)電的話，年利用率可能不足30%。概念類似發(fā)電利用小時數(shù)，見【小時：發(fā)電設(shè)備利用小時數(shù)怎么算?】一篇。
圖1 風(fēng)電從0點到24點的發(fā)電曲線
圖2 光伏發(fā)電從0點到24點的發(fā)電出力曲線
而風(fēng)水互補的概念對應(yīng)的是一年的用電負荷曲線。春天雪山融化、夏天雨水充沛，都是水電發(fā)電量較大的時候，此時的風(fēng)一般很小，我們時常經(jīng)歷無風(fēng)的悶熱夏天。而秋風(fēng)蕭瑟到寒風(fēng)凜冽時，風(fēng)力發(fā)電較多，此時正好進入枯水季，水庫和河流干涸，水電沒了。所以春夏秋季水電多、風(fēng)電少，以夏季水電最多;而秋冬春季風(fēng)電多、水電少，以冬季風(fēng)電最多。由此形成風(fēng)電和水電在季節(jié)上的互補。比如丹麥和挪威就是一例，丹麥國家1400萬千瓦的發(fā)電裝機中，風(fēng)電有400余萬千萬，而挪威3200萬千瓦的發(fā)電裝機中，水電接近3000萬千瓦;于是夏天電能從挪威流向丹麥，而冬天電能從丹麥流向挪威。
圖3 丹麥與挪威電網(wǎng)互聯(lián)示意圖
風(fēng)光互補和風(fēng)水互補只是定性的說明，不同可再生能源發(fā)電之間存在著一定的時間差，小到小時級、大到月季級，只要最大發(fā)電時間不同，都可以稱為一定程度的互補。與此相類似的還有“氣電互補”的概念——冬天用天然氣供暖多、發(fā)電少，大部分天然氣用來供暖;夏天用天然氣發(fā)電多、供暖少，大部分天然氣用來發(fā)電，這樣總體開來，一個城市的天然氣供應(yīng)量是平穩(wěn)的，冬天夏天的供暖和發(fā)電的用氣量是“互補的”，這也是打用氣量的“時間差”。
但總體來說，這些都是大時間尺度的定性分析，結(jié)論只是“大概”互補，對于電力供用實時平衡的電力系統(tǒng)，僅定性分析是遠遠不夠的，還需要細分到以秒和分鐘為單位的時間段，看看到底特定時刻的供能量是否滿足需能量。不足的話還是需要煤電、氣電等化石能源發(fā)電裝機來填補空缺，而過剩的話還可能需要棄風(fēng)、棄光、棄水。
