【圖析】發電中的風光互補、風水互補

　　而風能、水能、太陽能等可再生能源不受人為控制，當人們想用電的時候，可能正巧沒風、缺水、或者太陽被云彩遮住，【日食：當光伏發電“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定性呢?

　　電力從業者提出了風光互補、風水互補的概念!

　　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“古道西風瘦馬，夕陽西下”說明刮風最大的時候一般是晚上和夜間，這個我們生活中也有體會，風電正好可以滿足一部分晚高峰負荷需求。所以當風電和光伏發電建在一處時，白天太陽能發電、晚上風力發電，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電的話，年利用率可能不足30%。概念類似發電利用小時數，見【小時：發電設備利用小時數怎么算?】一篇。

　　圖1 風電從0點到24點的發電曲線

　　圖2 光伏發電從0點到24點的發電出力曲線

　　而風水互補的概念對應的是一年的用電負荷曲線。春天雪山融化、夏天雨水充沛，都是水電發電量較大的時候，此時的風一般很小，我們時常經歷無風的悶熱夏天。而秋風蕭瑟到寒風凜冽時，風力發電較多，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、風電少，以夏季水電最多;而秋冬春季風電多、水電少，以冬季風電最多。由此形成風電和水電在季節上的互補。比如丹麥和挪威就是一例，丹麥國家1400萬千瓦的發電裝機中，風電有400余萬千萬，而挪威3200萬千瓦的發電裝機中，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 丹麥與挪威電網互聯示意圖

　　風光互補和風水互補只是定性的說明，不同可再生能源發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、發電少，大部分天然氣用來供暖;夏天用天然氣發電多、供暖少，大部分天然氣用來發電，這樣總體開來，一個城市的天然氣供應量是平穩的，冬天夏天的供暖和發電的用氣量是“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，結論只是“大概”互補，對于電力供用實時平衡的電力系統，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、氣電等化石能源發電裝機來填補空缺，而過剩的話還可能需要棄風、棄光、棄水。