世界工程日话科普 | “水-风-光”一体化 共赴零碳未来

3月4日是一年一度的“世界工程日”（World Engineering Day），这一节日旨在展现工程科技对推动社会经济发展和人类文明进步发挥的重要作用。水利水电工程是工程“大家庭”中的重要一员，中国水科院科研团队持续深耕水电开发相关技术，推动水电转型，实现多种可再生能源融合发展。“水-风-光”一体化是一种新能源工程模式，通过整合不同能源，为经济社会发展提供更加绿色、可持续的能源，助力我国实现“碳中和”“碳达峰”战略目标，以工程创新促进可持续发展。

风电和太阳能发电（即光伏发电）时有时无，且变化无常。一般而言，风电在白天较弱，夜间较强；冬春秋季较强，夏季较弱。光伏发电则在白天较强，夜间无法使用；夏天发电量大，冬春发电量较小。如果大规模使用这两种不稳定、不连续的新能源，会对电网安全造成冲击。而水电，尤其是大型水库电站，能够通过合理安排发电计划，将随机波动的风电、光伏发电调整为平滑、稳定的优质电源。这就是“水-风-光”一体化，其中水电是最重要的载体。

那么，什么是“水-风-光”一体化基地呢？它是以风电和光伏发电为主的新能源发电项目，以流域水电为依托，充分利用水能资源和水电的灵活调节能力，辅之以同样具备调节能力的火电。通过“水-风-光”一体化开发基地，我们能够更合理、更高效地规划、调度各种不同类型的能源，提高发电效率和能源利用率，提升“水-风-光”综合开发的规模、效益和发展质量，推进可再生能源的大规模应用。

“水-风-光”一体化基地概念图

我国拥有金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、怒江、乌江、长江上游、黄河上游等14个大型水电基地，依托这些水电基地建设“水-风-光”一体化基地，每个基地电源总装机可达千万千瓦级，甚至亿千瓦级，这些重量级大工程是当前落实“双碳”目标最切实可行的创新途径。中国水科院研究团队提出了多种创新理论和技术，提高水电灵活性，以更有效地带动风电和光伏发电，让可再生能源之间实现“通力合作”。

金沙江上游“水-风-光”一体化基地首座投产水电站——苏洼龙水电站

金沙江上游“水-风-光”一体化基地在建叶巴滩水电站

金沙江上游“水-风-光”一体化基地在建拉哇水电站

金沙江上游“水-风-光”一体化基地叶巴滩-拉哇混合式抽水蓄能电站工程布置示意图

“水-风-光”一体协同开发与运行是一个新领域，涉及多个学科和部门，诸多关键技术尚待突破。中国水科院申报的《“十四五”能源领域科技创新规划》重点任务“水电基地可再生能源协同开发与运行关键技术”和“金上水电基地可再生能源协同开发与运行示范项目”已纳入国家能源局实施监测项目，未来将在多项“水-风-光”一体化关键技术上继续开展攻关，形成具备实用价值和推广价值的“水-风-光”一体化工程样板，支撑水电转型发展，共同迈向零碳未来。

水电基地水风光容量配置框架

构皮滩水电扩机与风光容量配置研究成果