12月4日至6日,由中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、宜賓市人民政府共同主辦,以“跨越周期 創(chuàng)綠未來(lái)”為主題的2024光伏行業(yè)年度大會(huì)在四川宜賓舉行。國(guó)家電投集團(tuán)在會(huì)上發(fā)布了《國(guó)家電投集團(tuán)光儲(chǔ)實(shí)證藍(lán)皮書(shū)(2024)》,受到行業(yè)廣泛關(guān)注。本期微信刊登藍(lán)皮書(shū)實(shí)證數(shù)據(jù)成果,以饗讀者。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置氣象站,主要用于監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)剌椪?、溫度、光譜紫外、風(fēng)速風(fēng)向等氣象數(shù)據(jù)。
氣象主要實(shí)測(cè)成果
參照IEC61724標(biāo)準(zhǔn)在場(chǎng)站不同方位布置氣象站,開(kāi)展基地輻照、溫度、光譜紫外、風(fēng)速風(fēng)向等氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),為各對(duì)比區(qū)的實(shí)證實(shí)驗(yàn)提供公共氣象數(shù)據(jù),為該區(qū)域光伏電站設(shè)計(jì)提供多年連續(xù)實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)。
2023年水平累計(jì)總輻照量1389kWh/㎡,較2022年1450kWh/㎡下降4.39%,較多年歷史平均輻照1432kWh/㎡偏低,但瞬時(shí)輻照強(qiáng)度最高達(dá)到1402W/㎡,為歷史最高。
2023年平均溫度5.48℃,較2022年的4.93℃高0.55℃,較多年歷史平均溫度5.2℃高0.28℃,全年最高溫度35.30℃,較2022年高3℃,最低溫度-33.20℃,較2022年低4℃。
2023年降雨集中于7-8月份,2022年降雨量為734.2毫米,2023年降雨量為596.2毫米。
2023年降雪從10月中下旬開(kāi)始,持續(xù)至第二年3月初融化,積雪期長(zhǎng)達(dá)140天左右,2022年降雪量為6.7毫米,2023年降雪量為16.2毫米,雪地背面輻照占比最大,在50%-60%之間。
應(yīng)用場(chǎng)景較豐富,2023年應(yīng)用場(chǎng)景包括薄雪地、土地、矮草地、高草地、連續(xù)性水面、冰地、雪地等,較2022年相比,由于雨水充足,在8-9月和10月分別出現(xiàn)了連續(xù)性水面和冰地兩種應(yīng)用場(chǎng)景,其背面輻照占比分別為10%和13%,其余應(yīng)用場(chǎng)景背面輻照占比與2022年相比基本一致。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置雙面組件,主要驗(yàn)證不同技術(shù)路線、不同尺寸組件戶外實(shí)測(cè)功率、效率、衰減率、溫度特性、光譜特性、弱光特性、材料老化特性,并與實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)對(duì)比。
組件主要實(shí)證成果
組件實(shí)證對(duì)比區(qū)涵蓋大慶基地12個(gè)廠家,29種類型組件;甘孜基地11個(gè)廠家,20種類型組件。包括P-PERC、N-HJT、N-IBC、N-TOPCon、薄膜等不同技術(shù)類型組件,210mm、182mm、166mm、158mm等不同尺寸電池片組件,設(shè)計(jì)安裝144片、132片、120片、110片等不同版型組件,并布置不同背板、不同膠膜和不同邊框的輔材組件。
不同技術(shù)類型組件單位兆瓦發(fā)電量與往年同期相比趨勢(shì)基本一致,均為N型高效組件發(fā)電較優(yōu),TOPCon組件發(fā)電量最高,較IBC、PERC多年平均分別高2.45%、3.02%。不同尺寸電池片組件多年來(lái)發(fā)電趨勢(shì)基本一致,大尺寸電池片組件發(fā)電量略高,且相同技術(shù)相同電池片尺寸不同廠家組件發(fā)電量存在差異,最大差異為1%。
大部分廠家實(shí)測(cè)衰減率滿足廠家承諾值,部分廠家衰減率較大。其中TOPCon衰減率1.57%-2.51%,IBC衰減率0.89%-1.35%,PERC衰減率1.54%-3.80%。
組件運(yùn)行溫度集中于5℃-35℃,占全年運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)的55.3%。
組件運(yùn)行輻照集中于600W/㎡-1000W/㎡,占全年總輻照量的58.54%。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置集成式逆變升壓平臺(tái),主要分析不同技術(shù)類型逆變器戶外實(shí)測(cè)效率、MPPT跟蹤效率、過(guò)載能力、IGBT運(yùn)行溫度、故障時(shí)長(zhǎng)、故障損失電量、啟停時(shí)間、電能質(zhì)量等,并與實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比。
逆變器主要實(shí)證成果
逆變器實(shí)證對(duì)比區(qū)包含大慶基地6個(gè)廠家、10種逆變器;甘孜基地7個(gè)廠家、11種逆變器。包括組串式、集中式、集散式三種不同技術(shù)路線、不同廠家、不同功率器件逆變器。
12022年和2023年,不同技術(shù)、不同廠家逆變器實(shí)驗(yàn)室測(cè)試效率基本在98.5%以上,達(dá)到廠家承諾值。經(jīng)兩年運(yùn)行后,2023年實(shí)測(cè)效率基本在98.45%左右,逆變器效率略有降低,幅度0.05%-0.08%。
2國(guó)產(chǎn)IGBT逆變器經(jīng)過(guò)兩年運(yùn)行未發(fā)生故障,性能穩(wěn)定,逆變效率均為98.76%,達(dá)到廠家承諾值,且在各個(gè)功率負(fù)載下的逆變效率與進(jìn)口IGBT一致,相差在0.01%以內(nèi)。在環(huán)境溫度0-20℃之間時(shí),兩者相比,運(yùn)行情況基本一致,但在0℃以下或20℃以上,國(guó)產(chǎn)IGBT的運(yùn)行溫度較進(jìn)口高4℃左右。
不同廠家、不同技術(shù)逆變器實(shí)測(cè)頻率、諧波、閃變、三相不平衡度等均滿足電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置全維跟蹤支架,主要驗(yàn)證不同應(yīng)用場(chǎng)景、不同典型天氣下不同類型支架戶外實(shí)證發(fā)電特性、輻照特性、背面反射率、積雪損失、灰塵損失、度電成本等,并與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比。
支架主要實(shí)證成果
支架實(shí)證對(duì)比區(qū)包含大慶基地7個(gè)廠家,21種支架,共66種設(shè)計(jì)方案;甘孜基地7個(gè)廠家,6種支架。包括固定、平單軸、斜單軸、垂直雙軸、垂直單軸全維、柔性、固調(diào)、豎向等不同類型支架,涵蓋不同傾角、不同高度、不同間距等設(shè)計(jì)方案。
大慶基地不同類型支架發(fā)電差異較大,跟蹤支架發(fā)電最優(yōu),其中大慶基地2023年與2022年全年發(fā)電趨勢(shì)基本一致,雙軸跟蹤、垂直單軸、斜單軸和平單軸(帶10°傾角)、全維支架、固定可調(diào)支架全年分別較固定支架發(fā)電量增益依次為26.52%、19.37%、19.36%、15.77%、12.26%和4.41%。甘孜基地雙軸支架上半年累計(jì)發(fā)電量最高,其次分別為斜單軸支架、全維支架、平單軸(±60°)、平單軸(±45°)及柔性支架,分別較最低固定支架高30.67%、26.62%、13.60%、5.25%、4.30%及3.11%。
不同類型支架發(fā)電量受季節(jié)影響較大,特別是平單軸(帶10°傾角)、平單軸(帶5°傾角)、平單軸(0°傾角)支架,全年夏季發(fā)電量最大,較固定支架分別高31.15%、36.91%、34.74%;冬季發(fā)電量最低,較固定支架分別低13.75%、21.09%、24.69%。平單軸支架與固定支架相比,日發(fā)電曲線更扁平,在早、晚用電負(fù)荷高峰時(shí)輸出功率較大,與電網(wǎng)日用電負(fù)荷更匹配。
2023年全年柔性支架發(fā)電量較固定支架低1.93%,與2022年相比實(shí)證結(jié)果一致。柔性支架運(yùn)行中兩側(cè)固定立柱長(zhǎng)期受力向內(nèi)側(cè)逐漸傾斜,2023年傾斜角度已超過(guò)3°,且由于支架立柱傾斜導(dǎo)致鋼索彎曲度增大,組件的方位角發(fā)生變化,從東向西偏差最大達(dá)4°??梢?jiàn)柔性支架應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注柔性支架結(jié)構(gòu)、可靠性。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng),主要驗(yàn)證不同儲(chǔ)能技術(shù)的適用性,包括:電芯電壓一致性、溫度一致性、電池直流系統(tǒng)效率、電池系統(tǒng)(含PCS)效率、衰減率、循環(huán)次數(shù)、放電深度、廠用電量等。
儲(chǔ)能產(chǎn)品主要實(shí)證成果
大慶基地儲(chǔ)能產(chǎn)品實(shí)證對(duì)比區(qū)涵蓋電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、機(jī)械儲(chǔ)能3大類技術(shù),磷酸鐵鋰、三元鋰鈦酸鋰、全釩液流、超級(jí)電容、混合電容、飛輪儲(chǔ)能6個(gè)廠家7種儲(chǔ)能類型。
各類儲(chǔ)能系統(tǒng)損耗較大,對(duì)系統(tǒng)效率產(chǎn)生不利影響。磷酸鐵鋰儲(chǔ)能(1000kW/1680kWh,0.5C)系統(tǒng)損耗最大,全年損耗為5萬(wàn)kWh,占儲(chǔ)能系統(tǒng)總充電量10%左右。溫度控制調(diào)節(jié)設(shè)備是主要損耗來(lái)源,占系統(tǒng)總損耗70%-85%,其中,磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池空調(diào)損耗最大,全年接近4萬(wàn)kWh。
儲(chǔ)能系統(tǒng)效率受溫度影響較大,環(huán)境溫度在5-20℃時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)效率最高,達(dá)到82.66%,在-10℃以下或20℃以上儲(chǔ)能電池系統(tǒng)空調(diào)損耗增大,系統(tǒng)效率分別為77.73%、72.52%,下降了5%-10%,環(huán)境溫度較高時(shí)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)損耗影響更大。
實(shí)測(cè)儲(chǔ)能電池簇SOC一致性較差,磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池簇出現(xiàn)過(guò)同時(shí)刻SOC分別為100%、95%、100%、58%的情況,不同簇之間最大差異達(dá)42%。造成單個(gè)電池簇SOC充電至100%或放電至5%(充放電限制條件),其他儲(chǔ)能電池簇即便未達(dá)到100%或5%也停止充放電,帶來(lái)部分儲(chǔ)能電池簇充不滿放不盡。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置平斜單+組串式逆變器+PERC210組件光伏發(fā)電系統(tǒng),主要驗(yàn)證系統(tǒng)集成下不同產(chǎn)品之間的匹配性,開(kāi)展光伏子陣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況與參數(shù)測(cè)試,驗(yàn)證各種設(shè)備在各種運(yùn)行工況下的性能指標(biāo)。
光伏系統(tǒng)主要實(shí)驗(yàn)成果
大慶基地光伏系統(tǒng)實(shí)證對(duì)比組件、逆變器支架的42種不同組合設(shè)計(jì)方案,監(jiān)測(cè)光伏子陣系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行工況參數(shù),驗(yàn)證各種電氣設(shè)備性能指標(biāo)和系統(tǒng)發(fā)電能力。
三種發(fā)電量最高的典型設(shè)計(jì)方案依次為:平單軸(10°傾角)、組串式、PERC210組合方案,平單軸(10°傾角)、固定、I廠家組串式、A廠家PERC182組合方案,固定、H廠家組串式B、D廠家N-TOPCon166組合方案。
不同匹配方案系統(tǒng)1-6月份上半年系統(tǒng)效率基本處于83%-90%之間,但各月系統(tǒng)效率差異較大,其中1-3月份系統(tǒng)效率最高,基本高于90%,4月份之后系統(tǒng)效率下降較多,系統(tǒng)效率基本低于85%。特別是跟蹤支架1-2月份系統(tǒng)效率最高,3月份之后系統(tǒng)效率下降較大。
基地所在地區(qū)環(huán)境溫度較低,實(shí)測(cè)溫度損失較理論設(shè)計(jì)值低,不同技術(shù)類型的大尺寸組件溫度損失較大,210mm尺寸組件較158mm尺寸組件高0.1%。
▲國(guó)家光伏、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(大慶基地)布置光儲(chǔ)系統(tǒng),主要實(shí)驗(yàn)光儲(chǔ)系統(tǒng)“平抑波動(dòng)”“能量搬移”及“快速調(diào)頻”等特性。
光儲(chǔ)系統(tǒng)主要實(shí)驗(yàn)成果
大慶基地光儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)證對(duì)比區(qū)設(shè)計(jì)布置光儲(chǔ)系統(tǒng)和調(diào)頻儲(chǔ)能系統(tǒng),其中光儲(chǔ)系統(tǒng)包含5MW和10MW兩種儲(chǔ)能系統(tǒng),配置磷酸鐵鋰、三元鋰能量型儲(chǔ)能電池和飛輪、超級(jí)電容、鈦酸鋰等功率型儲(chǔ)能電池。
不論是能量搬移場(chǎng)景或是快速調(diào)頻場(chǎng)景,儲(chǔ)能系統(tǒng)均能有效執(zhí)行控制策略進(jìn)行充放電或執(zhí)行調(diào)頻動(dòng)作。
5MW光儲(chǔ)系統(tǒng)多年平均設(shè)計(jì)利用小時(shí)數(shù)為3000小時(shí),實(shí)際有效利用小時(shí)數(shù)為3189小時(shí),超過(guò)多年平均設(shè)計(jì)利用小時(shí)數(shù),但略低于第二年設(shè)計(jì)利用小時(shí)數(shù)(3276小時(shí))。10MW光儲(chǔ)系統(tǒng)多年平均設(shè)計(jì)利用小時(shí)數(shù)為2500小時(shí),實(shí)際有效利用小時(shí)數(shù)為2791小時(shí),超過(guò)多年平均設(shè)計(jì)及第二年利用小時(shí)數(shù)(2663小時(shí))。
儲(chǔ)能充放電閾值為單一固定值的控制策略下,晴天儲(chǔ)能電池基本可以實(shí)現(xiàn)一次滿充滿放,容量利用率(充電量與電池容量的比值,充電量達(dá)到儲(chǔ)能實(shí)際容量時(shí),容量利用率為100%)達(dá)到86%左右;多云天氣下儲(chǔ)能可實(shí)現(xiàn)多次淺充淺放,容量利用率達(dá)到77%左右;陰天天氣下,儲(chǔ)能電池基本不充不放,容量利用率在3%左右,利用率較低。
據(jù)悉,國(guó)家電投集團(tuán)已經(jīng)連續(xù)四年發(fā)布《國(guó)家電投集團(tuán)光伏儲(chǔ)能實(shí)證藍(lán)皮書(shū)》,向全行業(yè)共享實(shí)證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),為新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方案推廣應(yīng)用與升級(jí)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐,為不同典型氣候區(qū)域光伏電站設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)收提供技術(shù)指導(dǎo),為行業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域理論研究和技術(shù)創(chuàng)新提供研究方向,為產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展注入強(qiáng)大動(dòng)力,為國(guó)家制定產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等提供科學(xué)依據(jù),為加快建設(shè)新型能源體系貢獻(xiàn)力量。
評(píng)論