日前,國家電投集團旗下黃河公司建設運營的國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)2024年度數據成果在京發布。大慶基地是全球首個光伏、儲能戶外實證實驗平臺,也是國家能源局批復的國內首個“國字號”實證實驗平臺,規劃布置實證實驗方案640種,規模約105萬千瓦。
本次報告發布了大慶基地2024年度數據成果,從氣象環境、組件、逆變器、支架、儲能產品、光伏系統、光儲系統七個方面對主要實證成果進行全面系統解讀,逐年對比了各類設備在不同環境下的性能差異,深入研究了光資源、溫濕度等氣候條件與實際發電能力之間的關系,對背面輻照、溫度系數等區域特征影響因素進行了量化分析,進一步提出戶外運行系統效率更高、成本更低的優化設計方案,致力于將數據成果應用于新型能源體系建設中,提高資源利用效率,賦能行業高質量發展。
國家電投集團黃河公司黨委書記、董事長姚小彥介紹,目前平臺已累計投入389種實證實驗方案,基本涵蓋光伏、儲能行業的主流產品和技術方案。
實證數據分析的主要結論認為:
1.光伏電站設計時應綜合考慮組件傾角、輻照量、電纜成本、土地成本等因素,降低前期投資,提高綜合收益。
2.沒有包打天下的單一技術路線,設備選型應重點關注產品環境適應性。
3.系統方案設計時應圍繞不同產品間的匹配性開展精細化設計,大規模投資新技術前要關注戶外產品的實際工況。
4.方案設計應重點關注新型電力系統友好性。
5.加強光儲系統動態控制策略的研究。
光伏組件技術路線、溫度、衰減率測試
2024年發電量與往年同期相比趨勢基本一致,均為TOPCon技術類型組件發電量最高,較PERC、IBC組件分別高2.02%、1.43%。N型TOPCon和IBC組件較PERC組件發電量差異逐年增大,主要是N型組件的衰減特性優于PERC組件。
電流變化:不同技術路線組件2022年-2024年同樣邊界條件下電流呈現下降趨勢,其中HJT組件下降程度最大,達到-2.21%,PERC、IBC、TOPCon組件分別是-0.88%、-0.77%、-0.67%。電壓變化:HJT組件運行電壓呈現下降趨勢,IBC、PERC和TOPCon組件運行電壓基本未發現明顯變化。
二期組件技術進步,單位兆瓦占地面積較少,同技術同尺寸組件占地面積降低5%左右。隨著組件技術進步,單位面積發電量增加,同技術同尺寸組件單位面積發電量提高4%左右。
不同廠家衰減率差異大。不同廠家組件的衰減,最大差異達到2%以上。HJT組件衰減率降低,由一期8.82%降低到二期6%左右。
溫度對組件發電量影響較大。環境溫度>-10℃,TOPcon技術組件發電量高于PERC;環境溫度>10℃,IBC技術組件發電量高于PERC;環境溫度>25℃,HJT技術組件發電量高于PERC。
國內外逆變器衰減率及受電壓影響測試
經過三年運行,不同類型逆變器實測效率均有所下降,第一年下降幅度為0.04%,第二年下降幅度為0.34%,但仍保持在97.5%以上,國產IGBT逆變器效率降低0.27%,進口IGBT逆變器效率降低0.18%。
輸入電壓對逆變器效率的影響較大,隨著輸入電壓增高,高負載運行時長占比提高,逆變器效率提升0.15%。
不同類型支架發電量測試
2024年與2023年和2022年發電量趨勢基本一致,均為雙軸支架發電量最高,其次是垂直單軸支架、斜單軸支架(25°傾角)、平單軸(10°傾角)、斜單軸(15°傾角)、全維支架,三年平均值分別較固定支架(45°傾角)高24.58%、19.14%、17.65%、15.90%、12.28%和12.21%。
跟蹤支架在當地高峰時段發電更優,其中平單(10°傾角)支架最高,達到51.75萬千瓦時,其次為平單軸49.47萬千瓦時,雙軸49.32萬千瓦時,斜單軸支架46.76萬千瓦時,全維支架46.74萬千瓦時,分別較同期固定支架高64.44%、57.2%、56.72%、48.59%及48.52%。跟蹤支架能夠有效彌補固定支架在電網高峰時段的輸出局限性,響應電網負荷需求。
儲能效率測試
技術進步使得電芯容量持續增大、本體效率提升明顯,磷酸鐵鋰本體效率隨容量增大略有提升。一期鋰電池儲能三年運行后,本體效率、系統效率基本穩定,但整體呈現略微降低趨勢。
經過三年運行,儲能電池容量也呈現不同程度衰減。其中磷酸鐵鋰儲能容量衰減3.46%,磷酸鐵鋰儲能容量衰減3.44%。
溫度帶來的損耗對系統效率的影響達到10%。在0-5℃時系統效率(含廠用電)最高達80%,高于25℃時效率最低為70%。寬溫域的電池在東北地區的適用性較好。
整體光伏系統性能變化測試
整體光伏系統方面,隨著運行年限的增長,組件、逆變器等產品性能下降,導致整體發電量降低,其中組件2022年-2024年平均衰減3.18%,逆變器效率平均下降0.38%,發電量平均下降5.11%。
光儲系統測試
兩種光儲系統的運行差異較大。單一儲能系統光儲系統的光儲聯合出力曲線較平滑,調節效果較好。混合儲能由于不同類型儲能廠家策略配合難度大,響應調節時間不統一等問題,運行效果相對較差。
數據顯示,在實際運營中,動態閾值策略十分必要。在陰天,固定閾值儲能系統基本無動作,儲能利用率為0%;二期采用動態閾值策略時,陰天出力曲線平滑,儲能利用率高,為22.5%。
模擬電網調度時,儲能系統控制采用動態閾值策略,輸出功率最大偏差率為10.2%,平均偏差率為2.7%,策略整體執行效果較優,可以實現光儲系統與調度的完美契合輸出。
一期儲能控制策略采用固定閾值,無法全額吸納,導致實際利用小時數低于設計小時數。在5MW系統區,容配比為2.26,磷酸鐵鋰總儲能標稱容量為8400kWh,理論利用小時數為3017h,實際有效利用小時數為2919h;10MW系統區,容配比為1.77,配置磷酸鐵鋰總儲能標稱容量為5180kWh,理論利用小時數為2430h,實際有效利用小時數為2361h。
嚴謹科學的實證研究支撐了國家電投高效晶硅光伏電池及組件的研發、制造與產業化應用。黃河公司是行業內最早同時量產P型PERC、N型TOPCon、N型IBC三種高效電池組件的企業,也是國內首家量產IBC電池組件和第一批將N型TOPCon技術實現量產的企業。
黃河公司基于IBC電池技術開展科技攻關,自主研發出一套具備產業化能力的高效TBC電池技術,首創激光摻雜高硼止蝕圖形化技術,重點攻克TBC電池圖形化工藝技術難題,研發成果達到國際領先水平。高效TBC電池轉換效率突破26%,雙面率高達75±5%,產品遠銷瑞士、法國、意大利、德國、西班牙、比利時、日本等國家,廣受國內外客戶青睞。
近日,黃河公司自主研發的高效TBC雙玻組件產品通過全球權威檢測機構TüV萊茵的嚴格測試,榮獲IEC 61215及IEC 61730新標認證,標志著該產品可靠性、耐久性和發電性能達到國際領先水平,為全球客戶提供了更可靠、更高效的光伏組件產品選擇。
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