谢小平：国家光伏储能实证试验基地介绍

2月16日，由索比光伏网主办的2023“光能杯”跨年分享会暨2022第十届光伏行业颁奖盛典，在苏州市苏州园区香格里拉大酒店(苏州工业园区协鑫广场)隆重举办。

国家电投集团专家委专家谢小平出席了本届“光能杯”跨年分享会，并作主题为《国家光伏储能实证试验基地介绍》的分享。

谢小平谈到，国家光伏、储能实证实验平台为光伏、储能项目设计方案制定、设备选型提供技术支持;为新产品大规模推广应用提供实验数据支持;公开征集光伏、储能的检测产品和方案，为行业提供开放的检测服务;开展光伏、储能产品的检测认证，打造市场认可的光伏、储能产品标准。

国家光伏、储能实证实验平台的在产品选型上有四个原则：市场主流产品及具有一定代表性的产品;同类产品较上一代有明显技术进步的产品;已具备工业化生产，且性价比具有优势的产品;已完成中试线生产并代表未来技术发展方向的小众产品。

下文为现场演讲实录整理:

首先感谢曹总的邀请，让我跟大家分享一下国家光伏储能试验实证平台搭建运行一年来的情况。

国家光伏储能试验实证平台这是国家发改委和国家能源局批准的首个光伏储能的实证平台，大庆基地是2020年批准建设，2021年在线监测系统投产，2021年底整个一期试验基地建成拓展，2022年开始运行。到现在已经是一个完整的年度了，我把平台和大庆基地的情况做一个汇报。

我的汇报分为三部分，一是基地平台的现状。基地位置是东经124度，北纬46度，这个地方是属于高纬度寒温带地区，对光伏来讲应用的场景非常丰富。平台的定位是推动光伏和储能行业的发展为目标，为国家和行政管理部门、地方管理部门服务、为行业服务，为协会服务，为企业服务，为制造业、制造企业服务，为发电企业服务。

平台受国家能源局委托成立学术委员会，学术委员会包括来自国内外知名高校、科研院所、行业学会、协会，建立了全过程的工作机制，包括检测机制、运行机制、发布机制和应用机制，保证整个数据分析的过程科学性和准确性。平台是按照一次规划，分期建设的原则，一次规划640种方案，总的平台规模是100兆瓦，每年是布置不少于100种试验实证方案，对当年的新技术、新产品、新材料开展试验实证工作，一期建设已经完成正式运行，二期去年年底也投入了运行，三期方案设计审查已经完毕。

再就是产品选型原则，主要是市场主流的产品，光伏行业类的，光伏和储能行业市场主流产品以及具有代表性的产品，同类产品比上一年的技术有明显技术的产品，而且已经具备了工业化的生产，性价比比较优的产品，在已经完成中试线的产品，并且未来完成小众生产的产品也是产品选型的主要内容之一。

实证方案体现了“五性”，一是设计一致性，辐照、容配比、通风等条件的相同，二是在线系统的方案结合、设计概念和需求同步开展，测点的布置一致，测试的方法一致。匹配性，研究新技术、新产品、新材料的技术参数，创新设计方案，最大限度发挥产品实证产品性能。全面性是根据国家光伏产能储备的战略要求，对光伏电站的设计和储能系统的设计要体现国家的发展战略的需求。持续性就是持续分析各期实证基地的运行情况，通过上一期数据的分析判断，对方案进行持续优化和完善。

运行维护以最大发挥产品特性为目标的运行策略，叫单独制定，和以往商业运行的光伏电站运行策略不一样的是追求所有产品最大响度的发挥各自的能力，并不是追求整个电站系统的发电量最大。

平台经过各方协调，平台要确保不限电，为了确保数据的连续性、产品的连续运行平台不限电。

配备了专业化的技术队伍，保障设备的检修、维修，在产品的技术改造方面，对实证产品不会进行技术改造，在整个周期里面不会进行改造。

数据分析主要是在线监测和系统发电系统相结合测试的主要产品从出厂到到货、安装、运行，对它的数据，每一个环节都要进行测试试验，每一个阶段的数据，保证各个阶段的数据能够溯源。

试验实证采取纵向对比和横向对比相结合的方式，采用实时在线监测的方式，数据发布对不同的应用场景，比如说不同的反射介质，不同的温度场景，不同的典型天气等进行多维度的横向和纵向的分析，去年已经出了三期的数据报告了。按照工作机制，每个季度出一次分析报告，年度、半年度都会出一次报告。

测试条件的方法，为了确保数据的公正、客观，我们建立了资源环境、机械性能、电性能、环境七大类19种的设备。设立了一主两辅公共气象站，安装了全天空的设想设备，辐照仪、光谱仪、自动太阳能跟踪仪等气象设备，对平台太阳能的资源、环境进行实时采集及分析。实时在线装置在组件、汇流箱、逆变器等上分别安装在线IV测试仪、温度传感器等，实现从组件到箱变光伏电站全系统、各段损失全天实时监测和分析。

测试方法有在线+离线+实验室测试相结合，有公共测试+专项测试相结合，测试边界条件一致性连续性。在平台上加装了高精度的测试设备与系统，经过第三方机构的定期校准，确保采集数据的真实性，所有的设备始终同步，对于数据的清晰有一个专业的团队，采取阈值的判定、零源数据的判定等等，对数据有效性进行判定。

数据的分析建立了辐照、温度、光谱背面辐照占比等等40多种分析模拟型及150多种自动分析报表，实时采集数据报表。

试验实证的成果，一期试验实证的方案分了六个大区，一期组件有14个厂家，29种组件开展的组件户外的实测功率、效率、衰减、温度、光谱、弱光特性、材料老化特性，并根据不同的应用场景，不同的典型天气下组件户外发电特性。

逆变器是六个厂家，10种逆变器户外实测逆变器的效率、MPPT跟踪效率、过载能力、IGBT运行温度、故障时长等，并与实验室实测数据对比，不同应用的场景，不同典型天气下逆变器户外发电特性进行研究。

支架试验实证有7个厂家，21种支架，66种设计实验方案。

储能产品试验实证有8个厂家，8家储能电池。

光伏系统试验实证有42种光伏系统方案，以组件、逆变器和支架为基本组合对比要素，通过各类型组件、逆变器和支架不同组合方案研究与验证，开展光伏子阵系统实际运行工况与参数测试，验证各种设备在各种运行工况下的性能指标。

在大庆，在高纬度的地区，我们觉得三年四季，冬天从11月份开始下雪，到第二年三月份开始冰雪融化，睡眠特别丰富，我们这个地方又有草地，洼地等等。

在雪地当中，背面的辐照占到辐照的50%-60%，土地是10%-12%，草地是13%-14%，高草地是15%-17%，水洼地是13%-15%。

组件不同的高度，背面的辐射了也是不一样的，距地1.6m，背面辐照占比13.87%。

左边这张图是晴天天气下背面辐照相对比较低，阴天天气状况下背面的辐照占比相对是最高的。

另外在高纬度地区组件支架的布置方位角发电影响非常大，这张图可以看出来，早晚时刻，太阳升起来，落山的时刻，太阳直射在背面时间的长度也是非常长的，在6、7月份的时候，最长时候，每天照在直射在背面的长度到了4个小时。

在这种天气状况下，高纬度，寒温带地区，双面组件最高的运行电流比额定电流要超接近12%。

这是不同技术类型的技术组件，有N型 HJT、N型TOPCon，包括P型，包括尺寸有各种组件，刚才把辐照已经说了，功率和规律都是基本是一致的。

对于逆变器来讲，我们国家的逆变器，从90%多的效率来讲都是能够满足厂家，都是高于厂家提供的标成功率的，但是在最高和最低的离散比较大，下一步对厂家逆变器来讲就是低负载情况下如何提高效率，为什么提出这句话呢?大家从这个张表里面可以看得出在30%左右负载的情况下，每天的运行时长高的超过了50%，低的情况下运行时长也是20%-30%，所以在很长一段时间里面低于额定的功率情况下，运行的时候效率相对比较低，长历时的情况下，如何提高逆变器的负载，这个是需要改进的方面。

对于支架来讲，依然是双轴跟踪效率最高，发电量也是最高，固定支架比较而言是比较低的。平单轴支架全年发电量变化较大，一季度固定支架较平单轴支架发电量高12%。全维支架是比较新的产品，初期运行的时候，由于跟踪系统还没有调试好，所以在一季度、二季度主要是跟踪系统调试，并没有发力。三季度以后，发电量持续升高。对于柔性支架来讲，比固定支架的发电量略低一些。

不同的对地高度，各地方的政府对支架的要求提出了严格的要求，有的提出来不能低于1.5，我们对1.2、1.6、1.4米的支架进行比较，1.6米的时候，发电量是最高的，背面辐照是最高的。

这张图是各种不同的组合形式，光组件、逆变器，各种不同的组合，做这个测试主要的原因就是光伏电站自身怎么在同一个地区错分，现在是区分弃光率，可能到未来，弃光率是比较高的要求，目前我们国家弃光率的要求是按照不同资源区保障性收购小时作为分母来算弃光率，所以弃光率相对比较低，但是电站如果大家统统都是自动支架，自身不能适应光伏发电电网的运行特性，以及你怎么样未来在光储联合运行的时候，是储能电池能够充满点，你这套光伏系统的设计实际上和光伏联合运行的时候就非常重要。所以你的曲线应该是什么样子的?桔红色的这一条就是晴天天气下的固定支架的但是我们有一个蓝色的，这就是最高峰的时候，太阳最好的时候，最高峰的体现要比功率低接近10%，但是发电量又是最高的，怎么样错峰，错10%左右的峰，这在光伏电站系统当中需要考虑的事情。

有40多种不同的组合方案下来以后，平单轴支架+组串式逆变器+大尺寸双面组件方案单位兆瓦发电量最高，其次是平单轴、固定支架+组串式逆变器+大储存双面组件。不同匹配方案最大运行电流均高于组件标称工作电流不同匹配方案累计超额定电流时长占比最高达10.12%，单日超额定电流时长占比最高55.29%。

储能有6个厂家7种不同储能技术类型，包括电化学储能、电磁储能、机械储能三大类技术，涵盖磷酸铁锂、三元锂、钛酸锂、全钒液流、超级电容、混合电容、飞轮储能，三元锂效率最高，系统的最高效率，配了双批次的磷酸铁锂最高，系统效率达到了81.8%，全钒液流整个系统效率低一些。

储能系统系统实证数据分为模拟能量搬移、大电网覆盖下局部电网、具备调节和支撑能力局部电网三种应用场景，这个数据相对比较少而且还有一些控制方式、控制策略，特别是对储能的阈值的调整，这如何使电池充满电，满充满放，提高满充满放的次数，是我们下一步要研究的关键。储能系统投的相对比较晚，没有更好的系统性的说清楚的数据所以我在这里就不给大家说了，总体来看，从能量搬移的效果来讲，效果是比较好的，平滑曲线的效果也是比较好的，并网的光伏电站如果承担超级电容，承担调频的话，可以影响到0.1周波的样子。

我就给大家汇报到这儿，不妥之处，请大家批评指正。