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风光协同开发模式下光伏与风电融合发展研究

魏小闯
  
科创媒体号
2026年94期
江河机电装备工程有限公司 北京 100070

摘要:在“双碳”目标引领与新型电力系统构建进程中,风光协同开发已成为破解光伏与风电单一开发局限性、提升可再生能源利用效率的核心路径。光伏与风电的天然互补特性的充分释放,需依托科学的融 合发展模式,突破技术协同、成本控制、政策适配等多重瓶颈。本文立足当前风光协同开发的产业现状,梳理融合发展的核心内涵与时代价值,剖析当前发展中存在的技术、经济、政策、管理等层面的突出问题, 探索适配不同场景的融合路径,提出针对性优化策略,助力推动光伏与风电融合向规模化、高效化、高质量方向发展,为新型能源体系建设提供支撑。关键词:风光协同开发;光伏;风电;融合发展;新型电力系统

引言

全球能源转型进入深水区,我国正加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,光伏与风电作为可再生能源的核心组成部分,已实现规模化发展。但单一光伏存在昼发夜停、受光照条件制约显著的短板,单一风电则面临风速不稳定、反调峰特性突出的问题,二者独立开发易导致弃能率偏高、电网接入难度大等问题。风光协同开发模式通过整合两种能源的时空互补优势,实现出力平滑、效能提升,成为破解上述困境的关键。当前,我国风光协同开发虽取得一定进展,但在技术融合、成本控制、政策保障等方面仍存在诸多不足。基于此,深入研究风光协同开发模式下光伏与风电的融合发展路径,破解发展瓶颈,对推动可再生能源高质量发展、助力“双碳”目标实现具有重要现实意义。

一、风光协同开发与光伏风电融合发展的核心内涵

风光协同开发并非光伏与风电项目的简单叠加,而是以资源禀赋为基础、以协同效能为目标,通过科学规划、技术整合、机制创新,实现两种能源在开发、运行、消纳等全流程的有机融合。其核心要义在于依托太阳能与风能的时空互补特性,即白天光照充足时光伏出力达到峰值,夜间或阴雨天风速相对稳定时风电发挥主力作用,通过合理配置二者的装机比例,平抑能源出力波动,提升能源供应的稳定性与连续性。同时,风光协同开发注重资源的集约化利用,通过共享输变电设施、运维体系等,降低开发成本,提高土地、海域等资源的利用效率,实现能源开发与生态保护的协同推进,区别于单一能源开发的分散化、碎片化模式,凸显一体化、协同化的发展理念。

二、风光协同开发模式下光伏与风电融合发展的现状与短板

2.1 风光协同开发的产业发展现状

近年来,在“双碳”目标与相关政策的推动下,我国风光协同开发取得显著进展,融合发展规模持续扩大。从区域分布来看,西北沙戈荒地区、西南水风光基地、东部海上区域成为风光协同开发的重点区域,形成了一批集中式风光协同项目,同时分布式风光协同项目在工业园区、乡村地区逐步推广。从产业规模来看,截至2025 年底,我国风光协同开发项目装机容量已突破 5000 万千瓦,较 5 年前增长近3 倍,弃能率较单一光伏或风电项目平均降低6-8 个百分点,系统利用小时数提升15%-20%。从技术层面来看,高效光伏组件、智能风机控制、能量管理系统等技术逐步应用,为融合发展提供了一定的技术支撑。但整体来看,我国风光协同开发仍处于初级阶段,融合发展的深度与广度不足,区域发展不均衡,部分地区仍存在重建设、轻融合的问题。

2.2 融合发展面临的核心技术短板

技术融合不足是制约光伏与风电融合发展的核心瓶颈之一。一是协同控制技术不完善,当前多数风光协同项目仍采用分开控制的模式,缺乏高效的一体化能量管理系统,难以实现光伏、风电出力的精准预测与动态调度,导致出力波动控制效果不佳,影响电网接入稳定性。二是储能配套技术滞后,风光出力的间歇性与波动性仍需依赖储能系统进行平抑,但当前储能技术存在成本高、寿命短、能量密度低等问题,尤其是长效储能技术尚未实现规模化应用,难以满足大规模融合项目的储能需求。三是设备兼容性不足,不同厂家生产的光伏组件、风机、逆变器等设备在接口标准、通信协议等方面存在差异,导致系统集成难度大,影响协同运行效率,同时智能运维技术滞后,风光协同项目多部署于环境恶劣、位置偏远的地区,传统人工巡检运维模式成本高、响应慢,缺乏有效的智能监控与故障诊断平台。

三、风光协同开发模式下光伏与风电融合发展的核心路径

3.1 资源导向型融合路径

资源导向型融合路径以区域风光资源禀赋为核心,结合区域资源分布特点,科学规划光伏与风电的装机比例与布局,实现资源的高效利用。在风光资源均较丰富的区域,如西北沙戈荒地区,采用集中式融合模式,大规模布局光伏电站与风电场,共享输变电设施与运维体系,最大化发挥资源优势,同时结合当地生态条件,推行光伏治沙、风电护草等模式,实现能源开发与生态保护的协同。在风光资源不均衡的区域,如东部沿海地区,依托海上风电资源丰富、光照条件较好的优势,发展海上风光协同项目,合理配置光伏与风电装机比例,利用海上空间资源实现集约化开发;在南方山区,依托分散的风光资源,发展分布式风光协同项目,适配乡村、工业园区等场景的用电需求,实现就近开发、就近消纳,提升资源利用效率。

3.2 技术驱动型融合路径

技术驱动型融合路径以技术创新为核心,通过突破关键技术瓶颈,提升光伏与风电融合的智能化、高效化水平。一是强化协同控制技术研发,构建一体化能量管理系统,整合风光出力预测、动态调度、电网适配等功能,实现光伏与风电出力的精准调控,平抑出力波动,提升电网接入友好性,引入AI 算法进行超短期功率预测,将误差率控制在5%以内。二是推动储能技术升级,加大对锂离子电池、液流电池、熔盐储热等储能技术的研发投入,降低储能成本,提升储能效率与寿命,推广风光储一体化模式,实现储能与风光出力的协同匹配,同时探索储氢等新型储能方式,拓展储能应用场景。三是完善设备兼容性技术,制定统一的设备接口标准与通信协议,推动光伏、风电设备的标准化生产,提升系统集成效率,同时推广智能运维技术,利用物联网、大数据等技术,构建远程监控与故障诊断平台,降低运维成本,提升系统可用性。

3.3 场景适配型融合路径

场景适配型融合路径立足不同应用场景的用电需求与资源条件,构建差异化的融合发展模式,提升融合发展的针对性与实效性。在工业场景,针对工业园区用电负荷大、用电稳定的特点,构建分布式风光协同供电系统,结合工业厂房屋顶、厂区空地布局光伏组件与小型风机,实现自发自用、余电上网,降低工业企业用电成本,同时结合工业余热利用,构建多能互补体系,提升能源利用效率。在乡村场景,依托乡村闲置土地、屋顶等资源,发展小型分布式风光协同项目,结合乡村用电需求,实现乡村电力自给,助力乡村振兴,采用村企共建、利益共享模式,让风光收益壮大村集体经济。在电网支撑场景,针对电网调峰、调频需求,构建风光协同调峰项目,结合储能系统,提升电网调节能力,助力新型电力系统稳定运行,同时探索风光与水电、火电的协同互补,提升能源供应的稳定性。

四、风光协同开发模式下光伏与风电融合发展的优化策略

4.1 强化技术创新,突破融合发展技术瓶颈

强化技术创新是推动光伏与风电融合发展的核心支撑,需构建产学研用协同创新体系,聚焦关键技术瓶颈,加大研发投入。一是加大政府研发投入力度,设立风光协同融合发展专项科研资金,支持高校、科研机构与企业开展协同攻关,重点突破一体化能量管理、高效储能、设备兼容性等关键技术,推动技术成果转化应用。二是鼓励企业发挥创新主体作用,支持光伏、风电装备制造企业加大研发投入,开展智能化、标准化设备研发,提升设备性能与兼容性,同时推动企业与科研机构合作,共建创新平台,加快技术迭代升级。三是加强技术交流与合作,引进国际先进技术与经验,结合我国风光资源特点与产业实际,进行消化吸收再创新,形成具有自主知识产权的核心技术,提升我国风光协同融合发展的技术竞争力,同时推动构网型逆变器等新型技术的应用,实现风光互补系统从跟随电网向支撑电网转变。

4.2 完善政策体系,强化融合发展政策保障

完善的政策体系是推动光伏与风电融合发展的重要保障,需立足我国产业发展实际,构建全方位、多层次的政策支持体系。一是制定专项规划与技术标准,明确风光协同开发的发展目标、重点区域与技术要求,制定统一的设备接口、系统集成、并网接入等技术标准,规范行业发展,避免无序开发。

二是强化政策激励,完善风光协同项目的补贴政策、税收优惠政策,加大对储能配套、技术创新等方面的支持力度,降低项目投资成本,提高社会资本投入积极性;同时优化并网政策,简化并网审批流程,降低并网接入门槛,保障风光协同项目顺利并网。三是加强区域政策协同,针对不同区域的资源特点与发展需求,制定差异化的政策支持措施,推动区域间风光协同融合发展,重点支持沙戈荒、水风光基地等重点区域的融合项目建设,促进区域能源协调发展。

4.3 优化成本结构,提升融合发展经济可行性

降低成本、提升投资回报率是推动光伏与风电融合发展的关键,需从设备成本、运维成本、融资成本等多个方面入手,优化成本结构。一是推动设备成本下降,通过规模化生产、技术升级等方式,降低光伏组件、风机、储能设备等核心设备的生产成本,同时推广标准化、模块化设备,降低系统集成成本,风光协同系统通过共用升压站、送出线路及监控系统,可节省约 10%-15%的系统平衡成本。二是降低运维成本,推广智能运维技术,构建远程监控与故障诊断平台,减少人工巡检成本,延长设备使用寿命,降低设备维护成本;同时优化运维模式,推行专业化、集约化运维,提高运维效率。三是优化融资环境,拓宽融资渠道,鼓励银行、保险等金融机构加大对风光协同项目的信贷支持力度,推出针对性的金融产品,降低融资成本;同时吸引社会资本参与,推行PPP 模式、产业基金等融资模式,缓解项目资金压力,提升项目经济可行性。

五、风光协同开发模式下光伏与风电融合发展的发展趋势

5.1 规模化、集约化发展趋势

未来,风光协同开发模式下光伏与风电的融合发展将呈现规模化、集约化的发展趋势。随着技术的不断进步与政策的持续支持,风光协同项目的装机规模将持续扩大,集中式风光协同基地将进一步布局,尤其是在沙戈荒、海上等资源丰富的区域,将形成大规模的风光协同开发基地,实现资源的集约化利用。同时,分布式风光协同项目将逐步普及,在工业、乡村、城市等多个场景实现广泛应用,形成集中式与分布式协同发展的格局。

5.2 智能化、数字化融合趋势

智能化、数字化将成为光伏与风电融合发展的核心趋势,随着物联网、大数据、人工智能等技术的深度应用,风光协同系统将实现全流程智能化管控。一体化能量管理系统将进一步优化,实现风光出力的精准预测、动态调度与智能调控,提升系统运行效率与稳定性;智能运维技术将广泛应用,通过远程监控、故障诊断、预测性维护等功能,降低运维成本,提升系统可靠性。同时,数字化技术将贯穿风光协同开发的全流程,从资源评估、规划设计、建设施工到运维管理,实现数字化建模、可视化管控,提升开发与运行的精准度,推动风光协同融合向智能化、数字化方向升级,基于数字孪生的全生命周期管理平台将广泛应用,实现对风光协同项目的全流程管控。

5.3 多能互补、协同发展趋势

未来,光伏与风电的融合发展将突破单一风光协同的局限,向多能互补、协同发展的方向迈进。风光协同将与水电、火电、储能、氢能等多种能源形式深度融合,构建多能互补的综合能源系统,提升能源供应的稳定性与灵活性。例如,风光与水电协同,利用水电的调节能力,平抑风光出力波动;风光与储能协同,提升能源存储与调度能力;风光与氢能协同,推动绿电制氢,拓展新能源应用场景。同时,风光协同将与电网深度融合,成为新型电力系统的重要组成部分,助力电网调峰、调频,提升电网运行的稳定性与灵活性,推动构建清洁低碳、安全高效的综合能源体系,同时探索风光氢储协同发展模式,拓展融合发展空间。

为清晰呈现不同风光协同融合模式的核心特点与适用场景,便于后续实践应用参考,特制作以下表格,对比分析三种主流融合模式的关键信息:

六、结语

风光协同开发模式下光伏与风电的融合发展,是推动可再生能源高质量发展、助力“双碳”目标实现、构建新型电力系统的重要路径。其核心价值在于通过整合光伏与风电的时空互补优势,破解单一能源开发的局限性,提升能源利用效率,实现能源开发与生态保护、经济发展的协同推进。当前,我国风光协同融合发展已取得一定进展,但在技术创新、政策保障、成本控制等方面仍存在诸多短板,制约了融合发展的深度与广度。未来,需以技术创新为核心,强化产学研用协同攻关,突破关键技术瓶颈;以政策完善为保障,构建全方位的政策支持体系,规范行业发展。

参考文献:

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[2]徐璐,范永春,郑荣坤,等.海上风电与海上光伏融合发展研究进展与未来挑战[J/OL].南方能源建设,1-12[2026-03-23].

[3]王旭.风电/光伏企业财务与税务数据融合的 AI 协同机制——以弃风弃光损失为例[J].知识经济,2025,(35):85-87+91.

作者简介:魏小闯(1987.12-),男,汉族,河南省许昌市人,本科,助理工程师,主要从事新能源安全管理工作。

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