12月13日,國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)三期設計方案咨詢會以線上會議形式召開。會議聚焦大慶基地前三季度實證實驗數據分享、大慶基地三期設計方案等展開研討,通過共享2022年前三季度光伏、儲能實證實驗數據,為光伏、儲能行業發展提供實證、實驗、檢測等服務,引領行業發展。
國家能源局新能源和可再生能源司處長邢翼騰,國家電投集團專家委專家謝小平,北京師范大學副校長、青海師范大學校長史培軍,西北旱區生態水利工程省部共建國家重點實驗室培育基地主任周孝德,中國光伏產業聯盟副秘書長劉譯陽,中科院微系統所研究員、IECTC82副主席劉正新,中電聯電力發展研究院副院長宋立軍,大慶市發改委副主任薛志勛,國家電投光伏創新中心黨委委員、副總經理龐秀嵐等參加會議。
國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)位于黑龍江省大慶市,是國家能源局批準的首個國家級光伏、儲能實證實驗平臺,由國家電投黃河公司建設運維。該實證實驗平臺以推動光伏、儲能行業發展為目標,于2021年11月啟動試運行,2022年1月正式運行,填補了行業戶外實證空白。平臺總建設規模105萬千瓦,實證實驗約640種方案。一期項目實證實驗方案161種、產品69種,涉及31個制造廠商,基本涵蓋了國家光伏、儲能行業的主流產品和具備推廣應用的新產品。
截至目前,大慶基地已經相繼發布了一季度、半年度的實證成果,此次發布的是2022年前三季度的實證成果報告。隨著時間周期的逐步完善,大慶基地的實證效果對于行業的參考價值也愈發顯著。
前三季度實證成果發布,涉及七大維度
在此次成果發布會上,國家電投光伏創新中心產業檢測與數據分析中心負責人從氣象、組件、逆變器、支架、光伏系統、儲能產品、儲能系統等7個方面客觀呈現了高緯度、寒溫帶地區光伏儲能實證數據及變化規律,為光伏電站系統設計、設備選型、運行策略優化等提供詳實的實測數據。
分版塊來看,在組件實證實驗數據中,前三季度N型高效組件發電較優,其中N型TOPCon組件發電量最高,其次是N型IBC組件。不過相關人員強調,實證數據中,N型HJT組件發電情況不盡如人意,是由于柵線發生反應導致組件運行電流明顯偏低,不具備整體HJT技術路線的橫向比較參考條件。總體來看,實證實驗數據表明N型高效組件總體發電性能最優,代表了未來組件技術發展方向。
從逆變器數據來看,前三季度大慶基地各類型逆變器戶外實證中國效率均在97.5% -98.5% 之間,組串式發電量最高。特別注意的是采用國產IGBT元器件逆變器效率在各月基本與進口IGBT相當。同時,逆變器效率與環境溫度的關系較為密切,前三季度隨著氣溫升高各技術路線逆變器效率均略有下降。另一方面,2022年大慶地區夏季多云天占比較高,導致逆變器長時間處于低負載運行狀態,6-7月份最為明顯,各類型逆變器低于30%負載率運行時長甚至達到50%以上,且各類型逆變器在30%以下低負載下逆變器效率偏低。結合大慶地區典型氣候特征,逆變器設備選型應考慮低負載下逆變效率。
從支架實證數據分析,前三季度整體來看雙軸跟蹤系統發電量最高,斜單軸和平單軸次之,分別較固定支架發電量增益依次為23.83%、22.89%和11.2%;全維支架第一季度和第二季度由于支架跟蹤故障,正面輻照較低,7月份開始正常運行后發電量明顯提高,第三季度發電量最高;另外,柔性支架總體發電量略低于固定支架,兩種柔性支架之間發電量一致性相對較差,累計發電量差1.8%。同時,從實證出力曲線來看,跟蹤支架與固定支架、柔性支架相比功率曲線更加偏平,對電力系統更加友好。
結合大慶地區地處高緯度地區特點,平單軸帶5°和10°傾角平單軸支架累計輻照較常規平單軸優勢明顯。
從光伏系統匹配區數據來看,不同類型支架如平單軸支架、固定支架、斜單軸支架匹配不同技術類型組件、不同技術類型逆變器,平單軸支架+組串式逆變器+大尺寸雙面組件組合方案發電優勢明顯,其次是平單軸、固定支架+組串式逆變器+大尺寸雙面組件組合方案,跟蹤支架組合設計方案功率曲線更扁平化,可提高早晚的發電量,降低中午的發電量,減少限功率運行,有效提升系統發電量。深入研究不同設計方案有利于探索、優化現有設計方案及科學指導設備選型,提升光伏發電系統效率。
從儲能產品及系統實證數據看,儲能電池本體的效率較高,可達到承諾值,其中三元鋰電池最高;且各技術路線儲能產品電芯溫度一致性、電芯電壓一致性相對較好,實測最高電壓和最低電壓均在保護電壓范圍之內,電壓差均在控制范圍內。但儲能系統增加PCS、功率轉換器件損耗、泵自耗電后,整體系統效率下降較大,特別是夏季空調自耗電明顯更高,帶來儲能系統效率(含廠用電)在夏季高溫、冬季低溫條件下更低。
光伏電站配置儲能后可以實現能量搬移、調峰調頻等,實現輸出增加友好。在能量搬移場景下,晴天下調節效果最好,多云天、陰天等下出力曲線波動性較大,調節效果一般;在調峰調頻應用效果來看,配置儲能系統在不同的典型天氣下均可對電網的頻率波動進行調節,在頻率變化較大時,配置集中調頻儲能的發電系統可有效控制其并網點頻率偏差,可按照并網點的頻率變化而調節,且調節效果較好。
平臺學術委員會專家、行業技術專家、設備供應商代表等參會人員對平臺前三季度實證實驗數據給予肯定,一致認為平臺對光伏、儲能產品進行大量戶外測試,得到了大量實驗室無法模擬的成果,客觀反映了實證產品、實驗方案在高緯度寒溫帶典型氣候區的戶外實際運行特性,與實驗室數據、理論設計數據相互驗證,希望未來持續完善優化平臺建設、運行特性研究、實證實驗理念及方案創新,為推進“產學研用”、對外合作交流,國家制定光伏和儲能新產品、新技術應用產業政策、技術標準等提供科學依據,為中國乃至全球新能源行業技術進步發揮更大作用、作出更大貢獻。
謝小平表示,實證實驗數據進一步驗證了光伏儲能產品與實驗室實測數據的關系,如實證實驗數據表明N型電池發電量、電池的溫度特性、環境溫度之間的關系與實驗室成果一致,主流產品生產企業提供的關鍵技術參與戶外實證數據趨勢基本一致。同時,通過實證實驗,發現了一些產品存在的問題,如跟蹤支架的可靠性、光儲聯合控制策略等,為改進產品質量提供了數據支撐與改進方向。
實證方案持續優化,三期即將推進
會議聽取了平臺三期工程設計方案等相關內容的介紹,中國光伏行業協會、中國可再生能源學會、中關村儲能產業技術聯盟、中建材光伏檢測認證院,華為公司、中信博、南瑞繼保、陽光電源、天合光能等組件、逆變器、支架和儲能廠家代表,分別就平臺三期項目建設方案優化及新技術、新產品、新理念的融入進行了深入探討交流,共同為平臺高質量建設和國家光伏、儲能產業高質量發展建言獻策。來自國內光伏及儲能行業知名企業代表,黃河公司、國家電投光伏(儲能)產業創新中心共80余人參加會議。
大慶基地三期設計方案以一期實證數據為基礎,結合二期實證方案及行業專家的意見建議確定三期實證設計方案基本原則。據介紹,大慶基地三期實施整體規劃中的6個實證實驗區,布置實證實驗方案110種,折算規模約150MW。
其中,I-3區光伏組件實證實驗區:一期、二期已實證的組件產品不再納入,選擇當年新技術組件產品,如新型電池片技術組件(210mm電池片的N-TOPCon、N-HJT、疊瓦等組件);
II-3區逆變器實證實驗區:一期已實證的逆變器產品不再納入,選擇對電力系統友好的逆變器產品、匹配新型組件技術發展的逆變器技術及國產功率器件應用的逆變器產品;
III-3區 支架實證實驗區:一期、二期已有支架類型及實證設計方案不再納入,選擇新型驅動方式跟蹤支架、不同跟蹤算法平單軸技術、不同結構方案的柔性支架對比方案;
IV-3區儲能產品實證實驗區:一期已實證的儲能產品不再納入,選擇知名廠家電芯的磷酸鐵鋰產品、 具有能量搬移調峰、調頻、功率型及容量型的其它儲能產品;
V-3區 儲能系統實證實驗區:延續二期光儲同步發電機技術,同時開展光伏融合混合儲能系統協同優化運行技術研究及光儲聯合運行控制閾值動態調整技術研究;
VI-3設備匹配實證實驗區:重點開展不同種類混合支架對于降低電站中午棄光限電、延長早晚滿發時長、優化光伏電站功率曲線的支架匹配性研究。
為了確保平臺測試方案的科學性、測試條件的一致性、數據分析的準確性,國家電投黃河公司在方案設計、設備選型、數據分析等各階段,開展技術交流會、方案論證會、專家咨詢會。測試方案方面以I期、II期為基礎,重點分析III期的設計特點,有針對性的增加測試設備,由原先7大類19種測試數據源增加至8大類25種測試數據源,增加碳排放監測、國產元器件可靠性、新型電力系統等,且更加關注設備對環境的適用性;分析方法方面引入數據標準化、數據湖、不確定度等方面因素分析;實時在線測試分析系統以采用AI智能學習技術,機器訓練優化算法模型,提升數據分析準確性,實現數據分析更加智能化。
國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)堅持以推動技術進步、 行業發展為宗旨,建設全球領先的光伏、儲能戶外實證實驗平臺。大慶基地擬開展設備產品、最新技術、設計方案、系統集成、多能互補控制策略的全周期實證、實驗,當前為行業提供實證、實驗、檢測服務,遠期拓展認證服務,加速新技術、新產品推廣應用,促進技術創新,帶動全產業鏈發展。
平臺于2021年11月19日啟動運行、2022年1月1日開始實證實驗工作,目前項目已開展實證實驗方案161種、產品69種,涉及31個制造廠商,基本涵蓋了國家光伏、儲能行業的主流產品和具備推廣應用的新產品。隨著該基地實證方案的不斷應用推進,相關的產品、系統應用數據將為我國推進光儲融合發展,構建新型電力系統奠定堅實的數據基礎與行業經驗。
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