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國家光儲實驗平臺前三季數(shù)據:N型TOPCon、N型IBC組件發(fā)電更優(yōu)

來源:壹點網    2022-12-15 12:39:55

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。來自國內光伏及儲能行業(yè)知名企業(yè)代表,國電投黃河公司、國家電投光伏(儲能)產業(yè)創(chuàng)新中心共50余人參加會議。會議聚焦大慶基地前三季度實證實驗數(shù)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(shù)據,為光伏、儲能行業(yè)發(fā)展提供實證、實驗、檢測等服務,引領行業(yè)發(fā)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(qū)生態(tài)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(yè)聯(lián)盟副秘書長江華,中科院微系統(tǒng)所研究員、IECTC82副主席劉正新,中電聯(lián)電力發(fā)展研究院副院長宋立軍,大慶市發(fā)改委副主任薛志勛,國家電投光伏創(chuàng)新中心黨委委員、副總經理龐秀嵐等參加會議。會議由謝小平主持。

據了解,國家光伏、儲能實證實驗平臺于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(yè)的主流產品和具備推廣應用的新產品。

為了確保平臺測試方案的科學性、測試條件的一致性、數(shù)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(shù)據分析等各階段,開展技術交流會、方案論證會、專家咨詢會。平臺安裝了涵蓋資源、環(huán)境、電性能、機械性能等7大類19種在線測試設備共計515臺(套),建立40多種分析模型,采集數(shù)據點達30多萬點,每天采集數(shù)據量超過300GB,開發(fā)150多份分析報表,實現(xiàn)光伏電站全要素、全過程數(shù)據實時采集和分析。

會上,國家電投光伏創(chuàng)新中心產業(yè)檢測與數(shù)據分析中心負責人從氣象、組件、逆變器、支架、光伏系統(tǒng)、儲能產品、儲能系統(tǒng)的實證實驗七個方面,客觀呈現(xiàn)了高緯度、寒溫帶地區(qū)光伏儲能實證數(shù)據及變化規(guī)律,為光伏電站系統(tǒng)設計、設備選型、運行策略優(yōu)化等提供詳實的實測數(shù)據。

具體包括:

一、氣象實證實驗數(shù)據

2022年,基地前三季度環(huán)境溫度最高(最大值32.50℃)、水平面瞬時輻照最大(最大值為1.16kWh/m2),天氣以多云為主,且實證實驗數(shù)據表明,在多云天氣下組件背面組照最大。同時實證實驗過程發(fā)現(xiàn),大慶地處高緯度地區(qū),在日出日落時分,太陽光會直接照射到組件背面,特別是6、7月份太陽照射組件背面時長均超過4h,占組件背面日累計輻照的20%左右。此外,從大慶地區(qū)實測光譜來看,該地區(qū)與AM1.5標準光譜在400nm-640nm波段內存在較大差距,這對指導今后開展電池與組件的定制化設計制造有很大幫助。

二、組件實證實驗數(shù)據

前三季度整體來看N型高效組件發(fā)電較優(yōu),其中N型TOPCon組件發(fā)電量最高,其次是N型IBC組件。實證實驗數(shù)據表明N型高效組件總體發(fā)電性能最優(yōu),代表未來組件技術發(fā)展方向。

通過對組件運行溫度、電壓、電流等運行參數(shù)開展實證研究,發(fā)現(xiàn)基地組件運行溫度整體較低,前三季度組件日平均最低運行溫度為-14.3℃,特別是第一季度組件在低溫環(huán)境下長期運行溫度低于25℃。

三、逆變器實證實驗數(shù)據

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,滿足廠家承諾值要求,特別是國產IGBT轉換效率在各月基本與進口IGBT相當。同時,逆變器效率環(huán)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。

2022年大慶地區(qū)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(tài),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,因此結合大慶地區(qū)典型氣候特征,逆變器設備選型應考慮低負載下逆變效率。

四、支架實證實驗數(shù)據

前三季度整體來看雙軸跟蹤系統(tǒng)發(fā)電量最高,斜單軸和平單軸次之,分別較固定支架發(fā)電量增益依次為23.83%、22.89%和11.2%;全維支架7月份開始正常運行后發(fā)電量明顯提高,第三季度發(fā)電量最高,柔性支架總體發(fā)電量略低于固定支架,不同廠家累計發(fā)電量存在略微差異。同時,從實證出力曲線來看,跟蹤支架較固定支架、柔性支架相比功率曲線更加偏平,對電力系統(tǒng)更加友好。

大慶地區(qū)地處高緯度地區(qū),平單軸帶5°和10°傾角平單軸支架累計輻照較常規(guī)平單軸優(yōu)勢明顯,實證數(shù)據表明:前三季度帶10°傾角平單軸累計發(fā)電量最高,帶5°傾角次之,分別較常規(guī)支架高11.59%、4.25%;帶10°傾角平單軸正面累計輻照較常規(guī)平單軸高27.08%,特別是一季度帶10°和5°傾角平單軸較常規(guī)平單軸輻照優(yōu)勢明顯,二季度基本相當,三季度具備一定優(yōu)勢。

五、光伏系統(tǒng)實證實驗數(shù)據

對數(shù)十種設計方案前三季度實證數(shù)據進行統(tǒng)計,得出平單軸支架組合方案發(fā)電量最高,其次是集成平單軸和固定支架組合方案,特別是平單軸+組串式逆變器+大尺寸雙面組件發(fā)電優(yōu)勢明顯,該設計方案功率曲線更扁平化,可提高早晚的發(fā)電量,降低中午的發(fā)電量,減少限功率運行,有效提升系統(tǒng)發(fā)電量;其次是平單軸、固定支架+組串式逆變器+大尺寸雙面組件方案。深入研究不同設計方案有利于探索、優(yōu)化現(xiàn)有設計方案及科學指導設備選型,提升光伏發(fā)電系統(tǒng)效率。

六、儲能產品實證實驗數(shù)據

大慶基地儲能產品和儲能系統(tǒng)區(qū)經過調試及試運行,總體運行較穩(wěn)定,從儲能系統(tǒng)效率來看,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。

儲能系統(tǒng)增加PCS、功率轉換器件損耗、泵自耗電后,整體系統(tǒng)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(tǒng)效率(含廠用電)在夏季高溫、冬季低溫條件下更低。

七、儲能系統(tǒng)實證實驗數(shù)據

光伏電站配置儲能后可以實現(xiàn)能量搬移、調峰調頻等,實現(xiàn)輸出增加友好。在能量搬移場景下,晴天下調節(jié)效果最好,多云天、陰天等下出力曲線波動性較大,調節(jié)效果一般;在調峰調頻應用效果來看,配置儲能系統(tǒng)在不同的典型天氣下均可對電網的頻率波動進行調節(jié),在頻率變化較大時,配置集中調頻儲能的發(fā)電系統(tǒng)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(jié),且調節(jié)效果較好。

會議上,平臺學術委員會專家、行業(yè)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(shù)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(qū)的戶外實際運行特性,與實驗室數(shù)據、理論設計數(shù)據相互驗證,希望未來持續(xù)完善優(yōu)化平臺建設、運行特性研究、實證實驗理念及方案創(chuàng)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(yè)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(yè)技術進步發(fā)揮更大作用、作出更大貢獻。

謝小平表示,實證實驗數(shù)據進一步驗證了光伏儲能產品與實驗室實測數(shù)據的關系,如實證實驗數(shù)據表明N型電池發(fā)電量、電池的溫度特性、環(huán)境溫度之間的關系與實驗室成果一致,主流產品生產企業(yè)提供的關鍵技術參與戶外實證數(shù)據趨勢基本一致。同時,通過實證實驗,發(fā)現(xiàn)了一些產品存在的問題,如跟蹤支架的可靠性、光儲聯(lián)合控制策略等,為改進產品質量提供了數(shù)據支撐與改進方向。

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(yè)協(xié)會、中國可再生能源學會、中關村儲能產業(yè)技術聯(lián)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(yōu)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(yè)高質量發(fā)展建言獻策。

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