近日,由黄河公司建设运营的国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)2022年度数据成果发布会在黑龙江省大庆市举办。
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国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)位于黑龙江省大庆市,是国家能源局批准的首个国家级光伏储能实证实验平台,平台以推动光伏、储能行业发展为目标,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。
平台总建设规模105万千瓦,实证实验约640种方案,目前已完成一、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,基本涵盖了国家光伏、储能行业的主流产品和具备推广应用的新产品。
平台可采集数据点达30多万点,每天采集数据量超过300GB,开发150多种自动分析报表,实现数据自动采集、自动分析,自动生成报告,已发布四次季度实证实验数据,受到行业的高度关注,得到地方政府及国家能源局的充分肯定。
此次数据发布为首个完整年度的数据采集与分析成果,针对光伏和储能设备、光储系统等方面进行了多维度分析和探索,形成了高纬度、寒温带地区的265项实证实验对比数据,基于24种不同典型天气,不同应用场景分析维度,实时监测产品和系统的50余项性能参数,积累了气象、组件、逆变器、支架、储能系统等大量客观全面科学精准的实验数据和结论。
不仅验证了产品性能和技术方案,还取得了如雪地对于发电能力影响、超额定电流电压运行对产品寿命及安全性能影响等若干成果,将为国家制定光伏和储能新产品、新技术应用产业政策及技术标准等提供更为详实的科学依据,为中国乃至全球新能源行业技术进步发挥更大作用、作出更大贡献。
发布会上,国家光伏、储能实证实验平台学术委员会主任谢小平围绕气象、组件、逆变器、支架、储能产品、光伏系统、储能系统主要实证成果七个方面,对国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)2022年度实证实验数据成果进行了全面系统解读和发布,光伏們按照PPT内容对实证实验数据进行了梳理,供读者参考。
从大庆基地的气象实证数据来看,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。
光伏应用场景丰富,根据对比,不同应用场景背面辐照占比差异较大,雪地背面辐照占比50%-60%。
另外,月份不同电站发电量也不同。1月份最高达到了4411.88万kWh发电量。
组件方面,通过对比不同技术类型组件发现,全年数据对比N型TOPCon发电量最高,分别较IBC、PERC高0.5%、2.24%。
对比210mm、182mm、166mm、158mm四种尺寸电池片组件,发现最大发电量差异在1.6%。
另外,功率性能方面:双面组件受温度、背面增益等综合影响,实际运行功率高于设计功率。冬季雪天时,背面辐照占比高,温度低,实测功率最高时高于设计功率6%,实际运行出现限功率现象。
电流性能方面:受背面反射增益影响,组件存在超工作电流(Imp)运行情况,最高运行电流超工作电流(Imp)14.65%,全年超工作电流(Imp)运行时长占比达到10%以上。PERC210mm组件运行电流最大达到19.8A,接近逆变器支路额定电流。
逆变器方面,不同厂家组串式逆变器最大发电量差异在1.7%。集散式逆变器由于前期调试原因未达到最佳运行工况,发电量偏低。
不同技术路线逆变器效率均达到98%以上,基本达到厂家承诺值。实证国产IGBT元器件逆变器与进口IGBT元器件逆变器效率均为98.23%。
值得注意的是,30%负载率以下逆变器效率整体偏低,特别是5%负载率逆变器效率在85%,低于实验室效率97%。30%负载率以下全年平均运行时长占比达到44%,极端月份(6-7月)30%负载率以下运行时长占比超50%。
不同类型支架发电差异也较大,跟踪支架发电量较优,其中双轴、平单轴(带10°倾角)、斜单轴和平单轴发电量分别较固定支架高22.52%、18.06%、17.52%和5.09%。
其中,现场实测柔性支架由于挠度原因,组件间产生角度偏差,每块组件吸收辐照强度不一致,发电量低于固定支架。
而高纬度地区带倾角平单轴发电能力具有一定优势,平单轴(带10°倾角)全年发电量最高,较平单轴(带5°倾角)、平单轴分别高8.24%、13.1%。
平单轴支架各月发电量差异较大,3月-9月平单轴支架发电量高于固定支架,较固定支架最高33.16%(6月);其他月份平单轴支架发电量低于固定支架,较固定支架最低40.84%(12月)
不同类型支架可靠性方面,双轴支架全年故障时长占全年运行时长4.78%,平单轴和斜单轴全年故障时长占全年运行时长1%左右。
跟踪精度偏差1°以内占支架总套数的88%以上,跟踪精度整体较好。
电池效率方面,锂电池实测电池效率均在93%以上,液流电池实测效率79.12%,功率型储能电池效率均超过92%,实测值均能达到厂家承诺值。
系统效率方面,储能系统中PCS、隔离变等功率转换器、升压设备均对储能整体效率造成一定影响,系统效率(不含厂用电)较电池效率平均下降7%-10%,其中隔离变损耗占比约为4%。
储能系统增加空调、泵等辅助设备,系统效率(含厂用电)较系统效率(不含厂用电)下降7%-15%。储能利用小时数越高,充放电次数越多,系统效率越高。
发电量上,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。支架对系统的发电量影响最大。
另外,新型电力系统下,通过组合和配置不同类型支架容量比例,可一定程度上实现特定的输出功率曲线,满足不同负荷需求。各种组合方案运行出力曲线各不相同,集成不同类型支架可改变单一支架的出力特性。
从光储系统实测情况来看,光储电站利用小时数受设计、设备选型、建设、调度、运行、维护等因素影响。
5MW光储系统设计多年平均利用小时数为3000h,实测全年累计利用小时数3329.4h;10MW光储系统设计多年平均利用小时数2500h ,实测全年累计利用小时数2710.3h,均达到设计值。
从光储系统运行实证数据可以发现,晴天可实现一次满充满放循环,多云天可实现多次浅充浅放,日最高利用率为170.4%,月平均利用率为72.3%。提高储能利用率的关键在于提高多云天气下的充放电次数。
雪地应用场景,背面辐照占比达到50%-60%,组件背面增益较高,实测运行电流高于最大功率点工作电流(Imp),实测功率高于设计功率,实际运行出现限功率现象。
高纬度地区辐照变化较慢,全年低辐照强度(小于400W/m2)运行时长较长,占全年52%。逆变器在低辐照强度运行低负载效率偏低,需关注如何提高逆变器低负载下效率,最大化提高产品性能;同时应研究适用新型组件(钙钛矿)逆变器,发挥弱光性能。
跟踪支架双面组件系统实测发电量与理论计算发电量差异较大,主要是实测背面辐照增益与现有软件模拟背面辐照增益差距较大,造成实测发电量与理论计算发电量存在偏差,下一步研究应开发一套用于计算跟踪支架背面发电量的软件。
光储电站利用小时数据受设计、设备选型、建设、调度、运行、维护等因素影响,需要关注多云天充放电运行策略,提升储能利用率,提高储能系统效率。
来源:国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)2022年度数据成果发布会,光伏門
原文始发于微信公众号(艾邦光伏网):国家首个光储实证平台大庆基地一期2022年全年数据一览