风光储协同模式下风电光伏经营效益提升路径

1、引言

全球能源加速转型的这几年，电力系统里可再生能源比重不断攀升，国际能源署（IEA）发布的数据显示 2022 年全球新增发电装机容量中风电和光伏发电占比超 70% ，是新增装机的主要来源 [1]。但风电和光伏发电自身有间歇性、波动性特点，这对电网调度和企业经济效益是不小挑战，尤其当高比例可再生能源接入时，提升风电光伏项目经营效益成为能源行业急需解决的关键问题。风光储协同模式是个创新解决方案，它将风力发电、光伏发电与储能系统整合在一起，既能有效平抑功率波动，又能优化资源配置，使系统整体运行效率得以提高，国内外在此模式下已有初步实践成果，例如中国某些地区的试点项目就表明风光储协同模式能大幅提升新能源消纳能力并给企业带来不错的经济收益。

2、风光储协同模式的发展现状与挑战

2.1 风光储协同模式的技术特征与应用现状

近年来，在可再生能源领域，风光储协同模式这一整合风能、太阳能与储能系统的新型能源利用形式备受关注，通过优化风电、光伏和储能容量配置实现多能互补，使电力输出的稳定性和可预测性得到显著提升，并且风光储协同系统依靠先进功率预测算法和智能调度平台能够有效平抑新能源发电的间歇性与波动性，例如基于人工智能的短期功率预测技术已将误差率降至 10% 以下，为精细化调度奠定基础支撑。从实际应用情况来看，全球风光储协同项目的数量不断增加，国际能源署（IEA）数据表明到 2023 年全球风光储一体化装机容量超过 50GW 且中国市场份额占比超 40% ，这些项目应用于工业园区、大型电网调峰以及分布式能源场景时经济效益和社会价值都不俗，但目前技术应用存在成本高、标准化不足的情况，这限制了其进一步推广[2]。

2.2 风光储协同面临的主要挑战

风光储协同模式在提升可再生能源利用率方面有着巨大潜力，然而其发展却面临诸多挑战，其中经济性是个大难题，由于储能系统初始投资高昂这一制约因素，虽然统计表明过去五年锂离子电池储能系统单位成本下降约 30% 、但仍处于每千瓦时 800-1200 元区间，并且现有电价机制无法充分彰显风光储协同价值，导致项目收益难以覆盖成本。技术协调也不好解决，风电、光伏发电和储能设备运行特性不同，如何高效协同是重点研究内容，极端天气更是如此，因为那时功率预测精度大幅降低会影响系统稳定性。政策也不够明朗，某些地区补贴退坡且审批流程更复杂，让项目落地变得格外艰难[3]。

2.3 协同模式对风电光伏经营效益的影响

风光储协同模式通过优化调度与整合资源，显著改善了风电光伏企业的经营效益。研究表明，在这种模式下，储能系统既能削峰填谷，又能参与辅助服务市场获取额外收益。例如有个典型案例，风光储协同方案一经采用，风电光伏项目的年度收益率便提高了 15%-20% 。这是因储能系统可有效平抑功率波动，使电力输出更稳定，从而减少了电网限电带来的经济损失，并且依据电价机制的经济调度策略，收益结构也进一步被优化。在分时电价政策下，储能系统于电价低时充电、电价高时放电，收益得以最大化。风光储协同项目还为企业开拓了虚拟电厂、需求响应服务等新商业模式，这些新业态有助于提高资源利用效率并增强企业在能源市场的竞争力。需要注意的是，随着储能技术成本逐渐降低以及政策支持力度加大，风光储协同模式的经济性将进一步提升，这将为风电光伏企业创造更大的价值空间。

3、风光储协同模式下提升风电光伏经营效益的路径分析

3.1 优化风光储容量配置

可再生能源快速发展促使风电与光伏发电占比逐年攀升，数据显示2022 年全球风电和光伏发电累计装机容量突破 2000GW，在总发电量中的占比超 12% 。然而风能和光能天然存在间歇性与波动性，大规模接入电网会对系统稳定性构成挑战，风光储协同模式引入储能系统解决了这一问题并且优化风光储容量配置对提升经营效益相当关键。要合理配置容量就需要综合考量区域资源禀赋、负荷需求特性以及储能技术经济性等因素，研究表明在特定区域储能容量和风光发电装机容量的最佳比例大多处于 15%-30% 区间内，这既能平抑功率波动也不会因过度投资产生成本压力。构建包含发电效率、经济效益和环境影响的多目标优化模型能让容量配置方案更加精细，这几年锂离子电池等储能技术的成本降低了约 40% ，风光储系统的经济性提高了不少从而使优化配置有了更大的操作空间。

3.2 提高协同调度与控制水平

风光储协同模式下，系统高效运行的关键在于调度与控制，基于预测技术的协同调度策略能够妥当应对风电和光伏发电出力的不确定性，随着短期和超短期功率预测精度的提高，精细化调度计划便有了制定依据，如今先进的机器学习算法可将风电和光伏发电功率预测误差降至 5% 以下，从而大幅提升调度决策的科学性。储能系统作为灵活调节单元，通过削峰填谷、平抑波动等优化电力输出品质，但若想收益最大化，则需将储能系统充放电策略与电网调频、备用容量等辅助服务相结合。估计采用协同调度策略后，风光储系统整体利用率可提升 15%-20% ，此外，分布式边缘计算和人工智能算法等智能控制技术一经应用，系统实时响应能力再次得到加强，这些技术手段有助于发电企业提升运营效率并保障电网安全稳定运行。

3.3 完善电力市场机制

风光储协同模式发展所需的制度保障由电力市场机制的完善予以提供，这几年随着电力体制改革不断深入，好多地方都建立起以现货市场为核心的市场化交易体系，这给风光储项目经济性评估提供了重要依据，但目前市场机制存在电价波动过大、辅助服务补偿不到位等问题，限制了风光储协同模式的推广，因此设计一种公平高效电价机制非常关键，例如引入分时电价和动态定价机制，能够促使用户调整用电行为进而提升新能源消纳能力，并且要明确储能系统参与调频、备用等辅助服务的补偿标准以使其价值贡献得到充分彰显，数据显示2021 到 2023 年部分试点地区优化市场规则后风光储项目的平均收益率提高 8% 到 12% ，之后还需进一步探索跨区域电力市场建设以推动全国范围内的新能源资源配置。

4、结论

风光储协同模式为风电光伏经营效益的提升提供系统性解决方案，由于风电和光伏发电自身具有间歇性、波动性的缺点，风光储协同模式以储能系统灵活的调节能力弥补这一不足从而优化电力输出品质并提高经济效益。这几年可再生能源在电力结构中的占比不断提升，数据表明 2022 年全球可再生能源发电量在总发电量中占比超 30% 且风电和光伏发电在其间占比不小，但增长如此之快使电网调度和企业经营面临严峻挑战。

参考文献：

[1]赵义深, 钟浩, 杜涛, 李迅, 王振, 欧阳臻辉. 电碳耦合环境下考虑水电调节能力的区域电网风光容量优化配置[J]. 电力建设,

[2]吴成昊 . 提升电力系统运行灵活性的输配协同交易与调控策略研究 [D].导师：姜涛. 东北电力大学 , 2025.

[3]赵庆杞, 刘桁宇. 新型电力系统智能配用电技术[M]. 中国水利水电出版社 : 202308.