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填补户外实证空白 助力清洁能源高质量发展

——探访全球首个国家级光伏储能户外实证实验平台
发表时间:2023-08-21 13:57
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  中国工业报记者 余娜
  8月18日下午14:26分,位于“石油之城”的国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地),温度24.5℃,湿度85.2%,辐照151.5w/㎡,累计发电量70087万千瓦时。
国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)全景
  登上大庆市大同区高台子镇附近一座40余米高的监测塔塔顶向下远眺,连片的光伏板组成的“光伏田”如同一片蓝色大海,在阳光下熠熠生辉;百余种光伏和储能产品、技术“同台竞技”……
  “20种传感器、515套设备,每天采集数据量超过30GB,可形成150多份实时数据分析报表。”黑龙江黄河能源开发有限公司党支部书记、执行董事汪洋向中国工业报记者介绍,“国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)拟投资60亿元,规划布置实证实验方案约640种,折算规模约105万千瓦,正逐年分期实施。2023-2025年,每年规划布置方案将分别达到106种、130种和130种。”
  数据赋能 产品覆盖58家制造厂商
  通过数据赋能,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)不断助力清洁能源高质量发展。
  中国工业报记者获悉,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)(以下简称“大庆基地”)由国家能源局批准、国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称“国家电投黄河公司”)建设运营,是全球首个国家级光伏储能户外实证实验平台。
  近年来,在国家“双碳”目标引领下,光伏发电、储能技术的研究应用得以快速发展,光伏组件、支架、逆变器、储能等关键设备、产品的理论研究、技术研发和实验室实验水平均在不断提升,但我国乃至全球对户外光伏发电和储能设备及系统实际运行的专业性、系统性研究却较少,已建成光伏发电系统的实际运行性能无法有效评估等问题凸显。在此背景下,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)应运而生。
  资料显示,大庆基地总建设规模105万千瓦,实证实验约640种方案,共布置6个实证实验区,分别为光伏组件实证实验区、逆变器实证实验区、支架实证实验区、储能产品实证实验区4个产品实证实验区,以及储能系统实证实验区、设备匹配实证实验区2个系统实证实验区。具有产品实证、技术实验、性能检测、质量认证、系统方案、创新实践、产业促进及国际合作八大定位,于2021年11月启动运行,2022年1月正式开展实证实验工作,填补了行业户外实证空白,成为推动光伏、储能产业创新发展的重要“源动力”。
  在支架实证实验区,包括季节可调支架、平单轴支架、全维跟踪支架、柔性支架、竖向支架、双轴跟踪支架、斜单轴支架、固定支架等在内的各式各样支架“争奇斗艳”。值得一提的是,这些支架的科技含量极高,有的像向日葵一样跟随太阳转动,有的像千斤顶根据太阳高度调节角度,还有的设计角度根据天文历法计算得出……
  黑龙江黄河能源开发有限公司大庆基地项目部站长刘威君向中国工业报记者介绍,在大庆基地支架实证实验对比区,从2021年到2022年,已经布局了84种实证实验对比方案,旨在以各种光伏支架为依托,研究光伏电站建设中设计方案对光伏电站发电效益的影响,获得最优设计方案。
  “2022年的实验数据表明,相比固定支架,双轴跟踪支架的发电效率最高,高了22.52%;斜单轴支架效率其次,高了17.52%;平单轴支架高了5.09%。”刘威君说。
  在光伏组件实证实验区,2021-2022年,共有71种实证实验方案在大庆基地同台PK。其中,2021年最先进主流组件厂家共20家;2022年,包括182mm、210m在内的主流组件产品也多达13家。主要涉及P型单晶和N型单晶两条技术路线的光伏组件版型。双面、半片、叠瓦、多主栅MBB、拼片、双玻、透明背板等不同应用技术悉数在列。
  在储能产品实证试验区,2021年已集中配置了一定容量钛酸锂、飞轮储能、超级电容储能、磷酸铁锂组成的混合储能系统,光伏折算规模10.15兆瓦,储能容量10兆瓦/13.6638兆瓦时。2022年,又布置了多端口光储电源、光储联合发电系统等10种实证实验方案,光伏折算8兆瓦,储能规模1.525兆瓦/2.05兆瓦时。
  “目前,国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)已完成一、二期项目建设,一期共实证实验方案161种,实证产品共60种,涉及28个制造厂商;二期共实证实验方案111种,实证产品共73种,涉及30个制造厂商,基本涵盖了光伏、储能行业的主流产品和具备推广应用的新产品。”汪洋表示,“2021年建成折算规模20万千瓦,2022年建成折算规模15万千瓦,2023年建成折算规模15万千瓦,我们将持续推进剩余的55万千瓦平台建设任务。”
  贡献中国标准 加快新能源“追光逐日”
  大庆基地正被打造成为中国标准、龙江品牌、大庆名片,为新能源行业发展贡献力量。
  “与传统第三方实验、检验机构不同的是,大庆基地最大的特点是独立性。平台自己发电,自己做实验,自己买设备。发出的电卖给市场之后,收益再反哺给科研和实验。市场运营管理不受市场主体干预,结果相对可靠可信,保障了项目的独立性。”汪洋表示。
  据悉,自平台正式开展实证实验以来,已先后发布4次季度实证实验数据。近期经平台学术委员会审查,全面完成了首个完整年的数据采集与分析,并编制《国家光伏储能实证实验平台2022年度实证实验数据成果报告》。
  在系统集成关键装置研制、重大实验成果、实时在线诊断分析系统、国际标准孵化与行业权威报告发布等方面,大庆基地形成了关键核心亮点成果。
  行业首创的系统集成关键装置已实现规模应用。集成式逆变升压一体设备将组串式逆变器、汇流柜、35kV升压箱变、通信设备等集成设计制造,提高了产品质量、减少了设备故障率。目前,该设备已经完成1.0版本至4.0版本的迭代升级,实现规模应用。
  原创性、引领性、标志性重大实证实验结论层出不穷。发电量最高的光伏系统设计与实证研究表明,三种发电量最高设计方案依次为:双轴支架+组串式逆变器+双面组件、平单轴(带 10°倾角)支架+组串式逆变器+双面组件、斜单轴支架+组串式逆变器+双面组件。其中,支架对系统的发电量影响最大。
  自主开发光伏实时在线分析系统已具体落地。大庆基地光伏实证基地实时在线分析系统,建立了辐照、温度、光谱等 40 多种分析模型,实现了光伏电站数据实时采集、自动清洗、智能分析等功能。据悉,该成果已导入应用于甘孜实证实验基地、国家电投集团光伏产业态势分析平台。
  国际标准孵化与行业权威报告持续发布。面向行业的《国家电投光伏、储能实证蓝皮书 2021 版》《国家电投光伏、储能实证蓝皮书 2022 版》报告先后发布。依托大庆基地主持编制首部光伏户外检测 IEC(国际电工委员会)国际标准《光伏组件户外电致发光成像》,预计也将在年内发布。
  值得一提的是,作为大庆基地落地应用的三项辅助工程之一,大庆市新能源科普馆即将开馆运营。据悉,该场馆担起了将科技教育融入公众日常生活的责任,为公众尤其是青少年打开了能源变迁的“科技魔盒”,将成为正确引导和培养青少年科学兴趣的“孵化器”。
 
编辑:李芊诺
责编:张永杰
审核:王棕宝
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