由于我国自然条件的限制，独立的风电系统或
光伏发电系统都存在不稳定性。风电受风速影响具
有典型的随机性和低可控性；光伏发电也受辐射度
和温度影响，具有不稳定性。因此，独立的风电、
光伏发电对储能设备有很高的要求。为了弥补新能
源独立供电的不足，加之蓄电池设备的价格高昂问
题，根据我国风能与太阳能资源丰富的一些山区也
同时存在着河流和水库的特点，在考虑开发风能和
太阳能作为绿色电力供应的同时，也考虑将风、
光 水三者进行优势互补，利用风能和太阳能在时
间上的互补性和小水电的灵活调节性，减少风光互
补电站建设中蓄电池设备的投资，不仅可以提高电
力输出的平稳性和可靠性，也大大节省了资金的投
入；从经济性以及资源合理配置方面来讲是十分有
意义的。
在我国海拔较高的山区，风能和太阳能资源都
十分丰富，由于长年降水以及山区的地形优势，形
成了一些河流，这些河流上游也会存在一些天然的
水库。从资源的合理开发利用角度来说，这些地区
的地理资源条件，完全可以建成一个风、光、水联
合互补的发电系统，充分利用当地的水能资源建成
有库容的小水电站。在水电站取水口上游的水库加
装可逆式机组，利用带库容小水电的启停灵活性和
短期调节性，为风光互补发电系统调峰填谷，短期
应急备用。从经济投资的角度，利用天然的水资源
建成的储能调节系统，比起加装蓄电池设备或建设
大型的抽水蓄能电站的投资，具有明显的经济优
势。同时，风光互补系统的发电成本相对较高，供
电成本也较高，将小水电的电能在风光供电不足时
补充发出，通过考虑综合投资成本对互补发电系统
所发的电进行定价，抬高了小水电的上网电价。利
用蓄水库的储能作用，将风光所发的低谷电能转化
为水能储存在蓄水库中，等到高峰时段再高价卖
出，还能带来移峰填谷的经济收益。因此，发展小
水电与新能源互补建设具有明显的经济优势。具体
的经济效益可来自以下三个方面：
1)移峰填谷的能量转换效益。2)小水电低成
本发电高价卖电效益。3)蓄水库低水位抽水，高
水头发电的水头效益。
1．2 经济效益评价模型
以24 h为一个研究周期，将负荷按时段划分为
峰荷、基荷、腰荷，峰荷时段执行高上网电价，基
荷时段执行低上网电价，介于两者之间的腰荷时段
执行中间电价。则互补系统的能量转化效益表达
式为：
P ( )=P (t)+P (t)+P。( )一P1( )
(1)
式中，P (t)为风、光、水联合发电系统与
负荷系统的功率差；P (t)，P (t)，P (t)分
别为风电场、光伏阵列、小水电在t时段所发的电
能；P1(t)为负荷消耗的电能。
当P (t)>0时，蓄水库抽水泵抽水，将电
能转化为势能，储存多余的电能。
当P (f)<0时，蓄水库水轮机发电，将势
能转化为电能，释放储能。
由于蓄水库抽水与发电共用l套可逆式机组，
所以任一时段，只能运行一种状态。因此联合系统
的能量转化效益模型为：
= m ax
．』、 i[Ph( )二Pp( )]dt (2)
式中，ci为第i时段的上网电价；Ph(t)、
P (t)为抽水和发电功率。
以能量转化效益最大为评价目标，设计1个装
机容量为50 MW的风电场和光伏阵列容量为35 MW
的光伏电站以及装机容量为20 MW的小水电，并为
该系统设置1个可以调节峰谷时段发电量的蓄水
库，该水库可以储发电量为15 MW。利用上述经济
效益评价模型进行定量评估计算，可以得知蓄水库
将风电、光伏在低谷时段所发的电能转移到高峰时
段高价卖出所带来的能量转化经济效益约为9．4万
元／天。小水电的上网电价按风电和光伏发电的发
电成本加权平均进行定价，即峰时段(1．23元／kw·h)、
谷时段(0．67元／kW·h)、腰时段(0．86元／kw·h)，
仅小水电的经济收益就可达到46．3万元／d；而若
按小水电独立上网电价即峰时段(0．30元／kW·h)、
谷时段(0．15元／kW·h)、腰时段(0．22元／kW·h)
计算，其经济收益仅有11．2万元／d，因此小水电
1 d的经济效益就提高了35．1万元。
可见，小水电与风光互补发电可以带来显著的
经济收益。在自然资源满足条件的地区，可以充分
开发和利用当地的风、光、水来替代传统能源发
电，为环境保护和非可再生资源的节约做出贡献。
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