國家電投集團發布光儲實證藍皮書(2024)

　　12月4日至6日，由中國光伏行業協會、宜賓市人民政府共同主辦，以“跨越周期 創綠未來”為主題的2024光伏行業年度大會在四川宜賓舉行。國家電投集團在會上發布了《國家電投集團光儲實證藍皮書(2024)》，受到行業廣泛關注。本期微信刊登藍皮書實證數據成果，以饗讀者。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置氣象站，主要用于監測當地輻照、溫度、光譜紫外、風速風向等氣象數據。

　　氣象主要實測成果

　　參照IEC61724標準在場站不同方位布置氣象站，開展基地輻照、溫度、光譜紫外、風速風向等氣象數據監測，為各對比區的實證實驗提供公共氣象數據，為該區域光伏電站設計提供多年連續實測氣象數據。

　　2023年水平累計總輻照量1389kWh/㎡，較2022年1450kWh/㎡下降4.39%，較多年歷史平均輻照1432kWh/㎡偏低，但瞬時輻照強度最高達到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月中下旬開始，持續至第二年3月初融化，積雪期長達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。

　　應用場景較豐富，2023年應用場景包括薄雪地、土地、矮草地、高草地、連續性水面、冰地、雪地等，較2022年相比，由于雨水充足，在8-9月和10月分別出現了連續性水面和冰地兩種應用場景，其背面輻照占比分別為10%和13%，其余應用場景背面輻照占比與2022年相比基本一致。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置雙面組件，主要驗證不同技術路線、不同尺寸組件戶外實測功率、效率、衰減率、溫度特性、光譜特性、弱光特性、材料老化特性，并與實驗室數據對比。

　　組件主要實證成果

　　組件實證對比區涵蓋大慶基地12個廠家，29種類型組件;甘孜基地11個廠家，20種類型組件。包括P-PERC、N-HJT、N-IBC、N-TOPCon、薄膜等不同技術類型組件，210mm、182mm、166mm、158mm等不同尺寸電池片組件，設計安裝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。

　　不同技術類型組件單位兆瓦發電量與往年同期相比趨勢基本一致，均為N型高效組件發電較優，TOPCon組件發電量最高，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發電趨勢基本一致，大尺寸電池片組件發電量略高，且相同技術相同電池片尺寸不同廠家組件發電量存在差異，最大差異為1%。

　　大部分廠家實測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%。

　　組件運行溫度集中于5℃-35℃，占全年運行時長的55.3%。

　　組件運行輻照集中于600W/㎡-1000W/㎡，占全年總輻照量的58.54%。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置集成式逆變升壓平臺，主要分析不同技術類型逆變器戶外實測效率、MPPT跟蹤效率、過載能力、IGBT運行溫度、故障時長、故障損失電量、啟停時間、電能質量等，并與實驗室實測數據對比。

　　逆變器主要實證成果

　　逆變器實證對比區包含大慶基地6個廠家、10種逆變器;甘孜基地7個廠家、11種逆變器。包括組串式、集中式、集散式三種不同技術路線、不同廠家、不同功率器件逆變器。

　　12022年和2023年，不同技術、不同廠家逆變器實驗室測試效率基本在98.5%以上，達到廠家承諾值。經兩年運行后，2023年實測效率基本在98.45%左右，逆變器效率略有降低，幅度0.05%-0.08%。

　　2國產IGBT逆變器經過兩年運行未發生故障，性能穩定，逆變效率均為98.76%，達到廠家承諾值，且在各個功率負載下的逆變效率與進口IGBT一致，相差在0.01%以內。在環境溫度0-20℃之間時，兩者相比，運行情況基本一致，但在0℃以下或20℃以上，國產IGBT的運行溫度較進口高4℃左右。

　　不同廠家、不同技術逆變器實測頻率、諧波、閃變、三相不平衡度等均滿足電能質量相關標準要求。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置全維跟蹤支架，主要驗證不同應用場景、不同典型天氣下不同類型支架戶外實證發電特性、輻照特性、背面反射率、積雪損失、灰塵損失、度電成本等，并與理論計算結果對比。

　　支架主要實證成果

　　支架實證對比區包含大慶基地7個廠家，21種支架，共66種設計方案;甘孜基地7個廠家，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、豎向等不同類型支架，涵蓋不同傾角、不同高度、不同間距等設計方案。

　　大慶基地不同類型支架發電差異較大，跟蹤支架發電最優，其中大慶基地2023年與2022年全年發電趨勢基本一致，雙軸跟蹤、垂直單軸、斜單軸和平單軸(帶10°傾角)、全維支架、固定可調支架全年分別較固定支架發電量增益依次為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發電量最高，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%。

　　不同類型支架發電量受季節影響較大，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，全年夏季發電量最大，較固定支架分別高31.15%、36.91%、34.74%;冬季發電量最低，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，日發電曲線更扁平，在早、晚用電負荷高峰時輸出功率較大，與電網日用電負荷更匹配。

　　2023年全年柔性支架發電量較固定支架低1.93%，與2022年相比實證結果一致。柔性支架運行中兩側固定立柱長期受力向內側逐漸傾斜，2023年傾斜角度已超過3°，且由于支架立柱傾斜導致鋼索彎曲度增大，組件的方位角發生變化，從東向西偏差最大達4°。可見柔性支架應重點關注柔性支架結構、可靠性。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置磷酸鐵鋰儲能系統，主要驗證不同儲能技術的適用性，包括：電芯電壓一致性、溫度一致性、電池直流系統效率、電池系統(含PCS)效率、衰減率、循環次數、放電深度、廠用電量等。

　　儲能產品主要實證成果

　　大慶基地儲能產品實證對比區涵蓋電化學儲能、電磁儲能、機械儲能3大類技術，磷酸鐵鋰、三元鋰鈦酸鋰、全釩液流、超級電容、混合電容、飛輪儲能6個廠家7種儲能類型。

　　各類儲能系統損耗較大，對系統效率產生不利影響。磷酸鐵鋰儲能(1000kW/1680kWh，0.5C)系統損耗最大，全年損耗為5萬kWh，占儲能系統總充電量10%左右。溫度控制調節設備是主要損耗來源，占系統總損耗70%-85%，其中，磷酸鐵鋰儲能電池空調損耗最大，全年接近4萬kWh。

　　儲能系統效率受溫度影響較大，環境溫度在5-20℃時儲能系統效率最高，達到82.66%，在-10℃以下或20℃以上儲能電池系統空調損耗增大，系統效率分別為77.73%、72.52%，下降了5%-10%，環境溫度較高時對儲能系統損耗影響更大。

　　實測儲能電池簇SOC一致性較差，磷酸鐵鋰儲能電池簇出現過同時刻SOC分別為100%、95%、100%、58%的情況，不同簇之間最大差異達42%。造成單個電池簇SOC充電至100%或放電至5%(充放電限制條件)，其他儲能電池簇即便未達到100%或5%也停止充放電，帶來部分儲能電池簇充不滿放不盡。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置平斜單+組串式逆變器+PERC210組件光伏發電系統，主要驗證系統集成下不同產品之間的匹配性，開展光伏子陣系統實際運行工況與參數測試，驗證各種設備在各種運行工況下的性能指標。

　　光伏系統主要實驗成果

　　大慶基地光伏系統實證對比組件、逆變器支架的42種不同組合設計方案，監測光伏子陣系統實際運行工況參數，驗證各種電氣設備性能指標和系統發電能力。

　　三種發電量最高的典型設計方案依次為：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1-6月份上半年系統效率基本處于83%-90%之間，但各月系統效率差異較大，其中1-3月份系統效率最高，基本高于90%，4月份之后系統效率下降較多，系統效率基本低于85%。特別是跟蹤支架1-2月份系統效率最高，3月份之后系統效率下降較大。

　　基地所在地區環境溫度較低，實測溫度損失較理論設計值低，不同技術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%。

▲國家光伏、儲能實證實驗平臺(大慶基地)布置光儲系統，主要實驗光儲系統“平抑波動”“能量搬移”及“快速調頻”等特性。

　　光儲系統主要實驗成果

　　大慶基地光儲系統實證對比區設計布置光儲系統和調頻儲能系統，其中光儲系統包含5MW和10MW兩種儲能系統，配置磷酸鐵鋰、三元鋰能量型儲能電池和飛輪、超級電容、鈦酸鋰等功率型儲能電池。

　　不論是能量搬移場景或是快速調頻場景，儲能系統均能有效執行控制策略進行充放電或執行調頻動作。

　　5MW光儲系統多年平均設計利用小時數為3000小時，實際有效利用小時數為3189小時，超過多年平均設計利用小時數，但略低于第二年設計利用小時數(3276小時)。10MW光儲系統多年平均設計利用小時數為2500小時，實際有效利用小時數為2791小時，超過多年平均設計及第二年利用小時數(2663小時)。

　　儲能充放電閾值為單一固定值的控制策略下，晴天儲能電池基本可以實現一次滿充滿放，容量利用率(充電量與電池容量的比值，充電量達到儲能實際容量時，容量利用率為100%)達到86%左右;多云天氣下儲能可實現多次淺充淺放，容量利用率達到77%左右;陰天天氣下，儲能電池基本不充不放，容量利用率在3%左右，利用率較低。

　　據悉，國家電投集團已經連續四年發布《國家電投集團光伏儲能實證藍皮書》，向全行業共享實證實驗數據，為新技術、新產品、新方案推廣應用與升級優化提供數據支撐，為不同典型氣候區域光伏電站設計、設備選型、現場檢測驗收提供技術指導，為行業關鍵領域理論研究和技術創新提供研究方向，為產業鏈協同發展和可持續發展注入強大動力，為國家制定產業政策、技術標準等提供科學依據，為加快建設新型能源體系貢獻力量。

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