风光水储一体化

一、基本概述

风光水储一体化（integration of wind, solar, hydro, and energy storage）是一种新型的能源系统整合模式，旨在将风能、太阳能、水能这三种主要的波动性可再生能源与储能技术相结合，形成一个统一协调、优势互补的发电系统。该模式通过优化调度和能量管理，平抑单一可再生能源发电的随机性和不稳定性，从而提高能源系统的整体可靠性、经济性和对电网的友好性。

二、分类信息

三、详细解释

我国水能资源丰富，水库水电站具备出力稳定、调节灵活等特点，与具有间歇性特征的风电、光伏发电形成显著的互补优势。将水电的调节能力与风光发电的清洁属性融合，构建风光水储一体化模式，已成为推动新能源高比例并网与构建新型电力系统的重要方向。

图1 “风光水储一体化”示意图 图源：作者绘制

“风光水储一体化”是一种典型的多能互补能源系统模式，通过将风电、光伏发电、水电与储能系统（如电化学储能、抽水蓄能）有机整合，并依托智能调度平台进行统一优化和调控，实现电力输出的稳定性提升和增强对电网的友好接入能力。风电和光伏作为间歇性、波动性强的可再生能源，需要依赖具备调节能力的水电，尤其是梯级水库的天然储能功能，以及储能系统提供的灵活调节能力，从而平滑出力波动，提升系统整体的稳定性和灵活性。

“风光水储一体化”系统的关键要点包括：

1.多能协同与优化配置

充分利用风、光、水资源的时空互补性，科学布局能源项目，合理配置储能系统，实现资源的最优组合与系统整体效率最大化。

2.智能调度与灵活运行

依托智能调度平台，融合气象与负荷预测，实现风光水储的统一调控与动态优化，提升系统稳定性与响应能力，保障电力安全与高效运行。

3.储能与水电调节互补

发挥梯级水电的天然调节优势，结合多类型储能系统，平滑可再生能源波动，实现削峰填谷、调频调压，增强电网适应性和并网友好性。

风光水储一体化这一概念首次在国家发展改革委、国家能源局发布的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见(发改能源规〔2021〕280号)》中提出，虽未单独列出“风光水储”，但其核心思想一脉相承，旨在推动多能互补的综合能源基地开发。从发展历程来看，该模式经历了从分散探索到系统集成的演进过程。2015年以前，风电、光伏、水电和储能多以独立系统形式存在，缺乏协同调度与互补机制。到了2018年，国家首次提出“多能互补集成优化”概念，启动了风光水互补的试点探索。2020年，国家电网进一步提出“风光水火储”一体化运行平台，标志着多种能源协同运行理念的深化与实践推进。进入2021年，“风光水储一体化”首次被正式写入多个国家政策文件，成为推动新能源高质量发展的重要方向。自2023年起，该模式进入加速落地阶段，多个示范工程陆续建设，标志着风光水储一体化在实践中不断走向成熟。

四、应用领域/前景

“风光水储一体化”作为构建以新能源为主体的新型电力系统的重要路径，正成为推动绿色工厂与绿色园区能源结构转型的重要支撑。该模式可有效提升可再生能源的利用率，降低弃风弃光率，增强电网运行的稳定性，同时推动区域能源系统向低碳化转型，已成为清洁能源基地建设的核心模式。

在工业领域，风光水储一体化可为企业提供高比例、稳定、低碳的清洁电力，助力制造业落实“双碳”目标，构建绿色工厂与绿色园区。未来，该模式将成为我国西部新能源开发的主流方式，并有望与“源网荷储一体化”深度融合，加快能源互联网建设进程，进一步拓展应用空间，为能源转型注入强大动能。

近年来，该模式取得了显著的技术突破和应用成效。在技术方面，该技术实现了智能多能互补，借助AI预测和储能优化提升了系统效率，显著降低了弃风弃光率；同时，储能成本持续下降，多种新型储能技术快速发展，智能调度与大数据应用进一步增强了系统的稳定性和运行精度。

在应用层面，全国已建设多个示范和商业化项目，如内蒙古乌兰察布风光储一体化项目、广西崇左“风光水火储”综合能源基地等，这些项目不仅验证了风光水储一体化模式的可行性与运行成效，也积累了宝贵的实践经验，夯实了技术基础，推动了产业的持续发展。

“风光水储一体化”依赖多项关键技术实现高效运行与智能调度：风光预测技术通过融合大数据、气象模拟和机器学习，显著提升风电与光伏出力的预测精度，为调度提供决策依据；优化调度则基于模型预测控制（MPC）和混合整数规划等算法，实现多能源的统筹协调与动态优化；水电智能调节通过实时控制水库流量，增强系统对电力波动的调节能力；储能控制系统根据负荷变化灵活调整充放电策略，进一步平衡供需、提升系统响应速度；能源管理系统（EMS）作为调度中枢，实现风、光、水、储等能源的统一管理与协同控制，保障系统高效稳定运行。这一模式不仅仅是能源形式的简单叠加，更通过智能化、数字化手段实现多能源深度耦合与优化，释放出远超单一能源系统的集成价值。

未来，风光水储一体化还将与氢能、数字孪生技术及电力市场联动等新兴领域融合发展，构建多元化协同的能源体系，持续赋能并创新我国能源转型和绿色高质量发展。

五、绿色应用难点

“风光水储一体化”在实际推进过程中仍面临诸多挑战与争议。水电开发可能影响生态流量和渔业，需兼顾环境保护；部分项目装机堆叠，缺乏真正协同，导致资源浪费；电化学储能成本高、寿命有限，经济性尚待提升。

本词条贡献者：

刘迪 中石化石油化工科学研究院有限公司助理研究员

本词条审核专家：

郭莘 中石化石油化工科学研究院有限公司高级专家 高级工程师

参考文献：

[1]康俊杰,赵春阳,周国鹏,等.风光水火储多能互补示范项目发展现状及实施路径研究[J]. Power Generation Technology, 2023, 43(3).

[2]宋妍萌,芮钧,赵宇.风光水火储多能互补双层优化调度研究[J]. China Rural Water & Hydropower, 2024 (3).

[3]孟旭瑶,付立军,赖心怡,等.计及源荷互补特性的“源网荷储一体化项目”优化配置[J]. Electric Power Automation Equipment/Dianli Zidonghua Shebei, 2024, 44(7).