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国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)半年度数据首次公开,涵盖组件、逆变器、支架、系统等七大维度

作者: | 发布日期: 2022 年 09 月 21 日 9:13 | 分类: 产业资讯

9月19日,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)上半年实证实验数据发布暨三期设计方案技术线上交流会如期召开。国家能源局能源节约和科技装备司能效与储能处处长徐梓铭,国家电投集团科技与创新部总监章义发,国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司董事长、党委书记姚小彦,黑龙江省能源局新能源处处长高伟,大庆市发改委副主任、能源局局长薛志勋,中国水电水利设计规划总院总规划师、党委委员张益国,中国光伏行业协会副秘书长王亮,中国可再生能源学会光伏专委会秘书长王一波,中关村储能技术联盟秘书长刘为以及来自光伏、储能行业专家、设备厂商参与了此次交流。会议由国家电投光伏(储能)产业创新中心副总经理庞秀岚、国家电投集团专家委专家、平台学术委员会主任谢小平分段主持。

国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)是国家能源局批准的首个国家级光伏储能实证实验平台。“十四五”期间规划布置实证实验方案约640种,折算规模约105万千瓦,2021年一期工程20万千瓦已建成投运,布置161种实证实验方案,2022年-2025年逐年接续实施15万千瓦、15万千瓦、30万千瓦、25万千瓦。

这是继6月份一季度数据发布之后,大庆基地完整半年度数据首次对外正式公开。此次发布会从气象数据、组件、逆变器、支架、光伏系统、储能产品、储能系统七大维度进行了实证实验数据分享,为全球高纬度、高寒地区光伏电站系统设计运行、设备选型等提供了详实可供参考的数据,也为我国新型电力系统的建设奠定了基础。

以下是半年度发布数据:

气象数据

准确的气象数据是光伏电站项目设计的基础之一,从大庆基地的气象实证数据来看,实测数据与NASA理论数据基本一致,与Meteonorm7.2理论数据差异较大。另外,在大庆的典型气候条件下,背面辐照占比根据应用场景、不同月份、不同高度均会呈现出不同的趋势特点。其中,就应用场景而言,背面辐照占比最高是雪地场景50-60%,最低的为常规土地,约为10-12%。

从气象实证来看,下一步的重点研究内容将围绕高纬度地区太阳在早晚时刻直接照射到组件背面特性,光伏系统设计时应综合考虑设计一定的方位角实证验证是否提高整体辐照量,提升系统的发电量;不同类型支架对风速、风向阻力、轨迹改变不同,需深入分析不同区域、不同高度、不同类型支架等对风速风向影响机理,为设计提供风速风向数据支撑。

组件

在组件端,目前光伏行业正处于电池技术迭代的关键时期,N型技术中的TOPCon、异质结以及IBC是技术路线选择的主流技术类型。从大庆基地组件实证数据发现,不同技术类型的组件产品中,N-TOPCon组件发电量最好,且具有较高的双面率和较低运行温度;N-HJT组件运行温度较高,温度损失较大;N-IBC组件双面率较低,背面增益偏低。

另外,不同尺寸电池片组件发电量差异较小,整体来看大尺寸组件发电量相对较高,但是不同厂家同一尺寸电池片组件发电量存在差异。从下图可以看到,兆瓦发电量中最高与最低的均来自158mm,这意味着不同厂家的生产能力仍存在差别。

值得注意的是,根据实证数据,组件现场实测的运行电流长期高于标称电流,最高时可达到115%Imp。电流过高时,一方面导致组件发热较大,组件运行温度过高;另一方面交直流侧配套设备是否可满足要求需进一步验证。下一步重点将跟踪大尺寸组件运行电流变化规律。

逆变器

根据逆变器实证数据,组串式逆变器发电量最高,集散式逆变器发电量最低,组串式逆变器逆变效率较高,集散式逆变器未达到1.1倍定值开始限功率。从过载能力来看,大部分逆变器满足1.1倍过载,有些逆变器可在短时间内可达到1.13倍过载,个别逆变器过载1.03倍时,出现限功率运行。

不过,逆变器实证数据发现,大庆地区逆变器启动后、停机前长时间处于低负载运行,低负载运行时长占比较高,低负载运行时逆变器效率相对较低,下一步将着重研究如何提高逆变器低负载工况下的效率。

支架

支架实证数据显示,不同支架类型中,双轴发电量最高,垂直单轴和全维支架故障较高,发电量偏低;平单轴与固定支架相比1-2月份固定支架发电量较高,3月份之后平单轴支架发电优于固定支架,且差异越来越大。此外,不同类型支架单位兆瓦发电能力基本与辐照趋势一致。

值得注意的是,从支架实证数据发现,光伏电站设计理论计算软件仅支持固定+双面和平单轴+双面系统,不支持其他跟踪支架+双面系统模拟。固定支架实测数据与理论计算数据偏差较小,平单轴支架实测数据与理论计算数据偏差较大。此外,不同倾角的辐照也存在差异,增加子阵间距可提高背面辐照占比,减少早晚遮挡时间,有助于提升子阵发电量;不同间距背面辐照和背面辐照占比存在差异,整体间距越大,背面辐照占比越高。

综上可以发现,跟踪支架双面系统理论计算数据与实测数据对比相对偏差较大。下一步将重点研究跟踪支架双面系统影响发电量的因素,开发一套模拟计算公式;另外,双面组件光伏系统发电量受正面辐照量、背面辐照量综合影响,背面辐照量受高度、角度、间距等边界条件影响,下一步重点分析不同高度、不同角度、不同间距等背面辐照情况,为光伏系统设计提供数据支撑。

光伏电站系统

从不同方案的系统实测情况来看,平单轴支架+组串式逆变器+大尺寸双面组件方案的单位兆瓦发电量最高。不同光伏系统匹配方案系统效率基本处于80%-90%之间,大部分系统效率高于83%,但是系统效率随着辐照量变化而变化,此现象与双面组件、跟踪支架对发电量的影响关系密切。

此外,从光伏电站系统运行实证数据可以发现,现行设计方法采用地理位置、应用场景、气象环境等参数计算,与实际运行过程中实测数据偏差较大,出现不同程度的逆变器限功率、箱变限功率等现象,需长期监测、数据积累,用不同设备匹配探索适用于本地区的光伏电站设计所用的边界条件、计算方法。

光伏电站健康发展,需要电站设计更好拟合系统负荷特性,以需求导向配置电站设备,各种组合方案运行出力曲线各不相同,集成多种支架可实现特定的功率曲线,下一步重点开展多种支架组合方案研究,实现特定的输出功率曲线。

储能

大庆基地储能产品实证板块涵盖6个厂家7种不同储能技术类型,包括电化学储能、电磁储能、机械储能三大类技术,涵盖磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂、全钒液流、超级电容、混合电容、飞轮储能。从系统效率来看,储能电池本体系统效率较高,可达到承诺值。储能系统增加PCS、功率转换器件损耗后,特别是空调或泵自耗电后,系统效率偏低。

通过大庆基地储能产品实证发现,实测储能产品户外测试标准欠缺,下一步重点针对储能产品户外测试方法、测试标准开展研究。不同储能电池在不同天气、不同应用场景下性能不同,下一步重点找出不同储能产品与光伏电站在不同天气下的运行特性和适应性。

储能系统的实证围绕模拟能量搬移、大电网覆盖下局部电网、具备调节和支撑能力局部电网三种应用场景。其中,能量搬移是在大电网中配置一定比例的具有能量搬移功能的光储发电系统可平滑光储联合运行曲线,其中单PCS和双PCS储能系统的光储联合出力曲线较平滑,混合储能系统光储联合出力曲线波动较大;在大电网中配置一定比例的具有快速调频功能的光储发电系统可降低局部电网功率及频率波动。

针对光储子方阵普遍存在的光储联合出力控制阈值固定、多云和阴天下调节作用不明显或未发挥作用、无法在不同天气下自动动态调整阈值的问题开展专题研究,联合储能设备厂家、控制设备厂家和科研院校共同研究光储联合运行控制阈值动态调整技术,提高储能在新能源中的出力波动平抑效果并增加发电利用小时数。

未来,储能系统的实证方向,针对混合储能光储子方阵低倍率电池不能发挥长时储能作用、高倍率电池无法发挥快速功率调节作用、整体出力波动性较大、SOC运行受限等问题开展专题研究。通过研究混合储能的充放电顺序和时序,充分发挥混合储能在新能源发电中的调峰和调节互补作用。对不同技术储能的响应时间、调节时间、响应精度、调整幅度等特性参数进行测试并定量分析。依照电网要求开发光储联合控制策略,满足光储电站调峰调频场景的应用需求。

会议还就国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)三期设计方案进行了介绍,针对分享实证实验数据与设计方案,大庆市发改委、国家电投集团、水电水利规划设计总院、中国光伏行业协会、中关村储能联盟、可再生能源学会等相关领导和专家以及设备厂商分别提出了相关的建议与意见,共同推动大庆基地的良性发展与实施推动。

据介绍,该平台的实证实验方案广泛征集意见,实证实验数据对外开放,服务国家主管部门、地方政府、行业协会、设计研究单位、高校及科研院所、电源开发企业、制造企业等。平台编制发布季度、年度实证实验数据,利用平台网站供行业查阅,为企业提供专项数据分析报告,是行业技术交流、高校教学培训的平台。大庆基地建成运行,不仅推动了新能源行业创新发展、技术进步,更是加快构建新型电力系统,确保国家能源安全的重要实践。

来源:光伏們

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