谢小平：来自黄河水电的光伏学术派报告

 在中国的光伏史上，中电投黄河上游水电开发有限责任公司（简称“黄河水电”）是可以用浓墨重彩写下一笔的。

截止2014年底，黄河水电建成光伏电站25座，总装机容量1620.1MW，占青海光伏装机量的36.5%，全国装机总量的6.9%。是中国也是全球最大的光伏电站运营商。

《光能》记者于近日专访了黄河水电董事长谢小平同志，结合他在公司会议上的报告，记者认为仅看装机量远不足以概况中电投和黄河水电对新能源行业和社会做出的贡献。

谢小平几乎谈没有民企所常提到的融资模式和投资回报率，更多关注于打造高效优质的光伏电站。“百兆瓦级的光伏发电技术”、“水光互补提升电能质量”、“通过大数据和智能监控与运维实现光伏电站智能化”、“提高光伏发电效率”、“搭建行业最大百兆瓦级的设备对比选型平台”、“研究光伏电站对生态环境的友好性”这六大版块是黄河水电这些年研究实践的重点，国企的特性让中电投黄河水电相比自身利益，更多的是考虑行业责任和社会责任。
知行合一：百兆瓦级并网光伏电站技术问鼎

中国光伏产业发展初期，无论是从制造到应用，都饱受国外企业的轻视，硅料、组件、逆变器、辅助材料和设备都是如此。短短数年时间，中国制造在性价比上已经超过国外同类产品，但在电站技术方面，中国一直以来都是以地面电站为主，而国外却大多是家用光伏屋顶，而且中国西北地区环境更加恶劣、复杂，中国缺少可借鉴经验，只能“摸着石头过河”。

大规模并网光伏发电除了工程投资大的资金门槛，还存在电能损耗大、效率低，设备数量过多，运维难度加大，故障不及时处理会导致可靠性降低等问题。

以全球最大的龙羊峡水光互补850MW光伏电站为例，占地27平方公里，组件374万块，箱变880多台，光伏发电单元直流支路12万路，采集点更多达200万个。

“此外，现行的技术标准及经验很多源自欧洲，当时针对小规模20MW级以下及家用光伏系统制定，随着百兆瓦级大规模光伏电站的开发建设，目前标准及关键技术研究滞后于工程建设速度。”谢小平说。

黄河水电面对这个全球都没有先例的课题进行了大量的研究。诸如高海拔地区并网光伏发电单元电气设备选型及研究；提高电站可靠性与转换效率的同时降低造价；减少输送损耗的35kV气体绝缘管型母线（GIB）；过电压仿真计算；降低直流侧电能损耗、提高可靠性的光伏发电单元回流分布研究，同时开展了适应电流电压大幅波动的直流开关研发等。

在这个过程中，黄河水电从电站持有者的角度不断提出要求，带动了一大批供应企业随之进步。华为智能光伏电站解决方案总经理许映童回忆说：“华为在光伏领域的三次华丽转身，都是在与黄河水电的接触与合作中完成的。”

“我们的一个供应商对我说，他们不是做不了某些产品，而是往往不知道做什么。”谢小平说，“黄河水电也特别注重在大规模光伏电站的建设中率先使用新产品、新技术，同时根据光伏电站的特性对光伏设备的研发提出建设性的建议，能够使高性能的最新产品在青藏高原接受严酷环境的考验。我们和供应企业的沟通非常多，不断提出新的要求，两年来和各类设备制造厂家的交流多达60多次。”

黄河水电还积极合作开发了各种用于提高光伏电站发电量的技术手段，如智能光伏信息化管理系统、智能化监控系统、光伏电站过电压回流仿真计算、高海拔设备选型研究、光伏电站海量数据传输等研究，为大规模光伏电站的增发电量做积累了宝贵经验。

格尔木500MW光伏电站和龙羊峡850MW水光互补电站等大型光伏电站的落成震撼了国际同行，纷纷来黄河水电的电站取经，仅2014年，来参观的CEO级别的国际同行就多达50多人。

国务院参事石定寰对此盛赞道：“通过黄河等企业的快速发展，原本被看不起的中国光伏发电技术现在引领全球。”
水光互补：对电网更友好

谢小平还介绍了黄河水电依托水电业务的经验而取得的水光互补成果。“光伏发电受日夜交替、天气变化等因素影响，具有间歇性、随机性和波动性。而水电的特性可以很好地配合光伏电站运行。”谢小平说。“发电企业不能只考虑发电侧的利益，同时要考虑到电网的问题，摆脱光伏发电不稳定、间歇性、波动性的特点。”

国网青海公司总工程师刘文泉对黄河水电的水光互补减轻电网压力的模式也表示了高度认可。“国网在新能源接纳方面承担了大量的工作，青海电网已经连续四年完成接纳百万千瓦光伏发电容量的目标。实现了青海省内412万千瓦（107座并网光伏电站）的全额消纳，累计发电量打到102.2亿千瓦时。未来青海电网将神话智能电网的研究应用，开展新能源配套电网建设，同时基于兆瓦级风光水储设备检测及实证基地，规模化光伏发电运行的海量数据平台。”

黄河水电进行了水光互补协调运行水量平衡的理论分析，要考虑水电站调节光伏电站对下游生活生产业用水是否有影响；同时对电网影响分析：“研究表明，通过水轮机快速调节，对光伏发电的波动性降到最低。”谢小平说，“此外还要考虑水电站设备对光伏发电的适应性和协调运行策略，之前的水电设备是没有考虑光伏接入的，所以我们对水轮机等设备进行了大量的研究和测试。”

龙羊峡水光互补电站通过水电站调节后，提高了光伏发电电能质量，较好地实现了水力发电和光伏发电快速补偿的功能,减少了电力系统为吸纳独立光伏电站发电所需的旋转备用容量，在不影响龙羊峡水电站承担对电网的调峰、调频功能的基础上，提高了光伏发电电能质量，提高了电网的经济性、安全性和稳定性。龙羊峡水光互补的协调控制运行解决了光伏发电的电能质量和安全并网问题，填补了国际大规模水光互补关键技术的空白，处于国际领先地位，为我国清洁能源提供了互补的新型发展模式。

黄河水电正在计划在黄河干流茨哈到羊曲河段规划三个梯级电站，分别为茨哈（260万千瓦）、班多（36万千瓦，已建成）、羊曲（120万千瓦），规划总装机容量416万千瓦，同时在汇集站附近的塔拉摊上建设400万千瓦光伏项目，全部通过750kV汇集站（4×210万千瓦主变）汇集送出。充分利用龙羊峡水光互补研究取得的成果，开展更大规模风光、水互补研究。

在水光互补研究之余，黄河水电还开展了光伏电站生态环境建设的研究，用光伏电站带动高原生态环境建设在不同生态环境植物试种实验，牧草种植研究，以及无灌溉植被恢复试验。
青藏高原环境脆弱，光伏电站多建在戈壁、沙漠等闲置土地，在发展光伏产业的同时，把生态保护融入其中，打造生态光伏产业，不仅能够修护生态，还能起到防风固沙的作用，有利于环境和气候的改善。黄河水电在共和光伏电站种植了披碱草、固沙草、针茅等荒漠化草原植被，在格尔木高原砾石戈壁地带的光伏电站试种植经济灌木。不仅推动了土地资源高效利用，而且改善水土流失和涵养水源。植被形成的绿色屏障还能改善光伏电站周边环境，降低风沙对光伏电站发电量造成的损失，使得光伏产业带动生态建设。

光伏+：智能引领未来

光伏电站的监控与运维在2014年成为热门话题，并越来越受到企业的重视，良好的运维对保证光伏电站发电量意义重大。“我认为监控应该与维护分开。”谢小平说。黄河水电在西宁的集控中心，通过总部集中监控，集中专业资源远程诊断故障并实时指导项目所在地的维护人员进行维护和故障恢复工作。

针对光伏电站规模化发展阶段的建设和运维中所存在的一系列问题，黄河水电对华为公司提出需求，要求其以自身多年积累的数字信息技术、互联网技术与光伏发电技术相融合，打造智能光伏电站，显著提升发电量和光伏电站的运营管理效率。

黄河公司在格尔木、拉西瓦两座智能光伏电站采用了领先的光伏专用4G无线系统，使宽带无线信号覆盖整个电站，为智能光伏电站实现 “集中运行，远程诊断，实时维护”提供信息高速公路的支撑，改变了传统光伏电站传统运维模式，是真正适应超大规模光伏电站管理模式的重大创新。

利用4G无线通信、蓝牙、PLC电力载波等通讯技术，将智能手持终端、手机APP软件、智能巡检无人机与系统无缝融合，实现信息传输、数据分析、改变以往单电站运维模式，节约人力成本、提高生产管理效率。

目前黄河水电拥有的25座光伏电站遍布陕甘宁青四省区，且光伏电站点多面广、设备分散，巡检工作量大、故障排查效率低、无法准确及时对比分析电站技术指标，给电站安全生产管理带来困难。电站规模越来越大，对于百兆瓦级的光伏电站而言，电站有40万块组件，长期运行中，可能会有热斑、隐裂等现象，靠人工很难排查。

智能光伏电站通过对海量数据的传输，将计算机监控系统、生产信息管理系统对每一电池组串的电流、电压的运行状况进行分析，对故障自动提出告警，运行人员将故障信息发送到维护人员的手持终端，维护人员快速准确的到达故障现场，利用视频与后方工程师互动开展故障排查。对电站周边及电站内设备进行监控，将实时性、固定视频监控和多媒体调度平台相结合，固定视频监控的图像可以实时转发到手持终端上，巡检人员可以随时随地查看任何一个摄像头所在的区域，达到了快速、无死角监控，实现了光伏电站“无人值班、少人值守”的创新运行维护模式，进一步降低人工成本。光伏电站的“智能化”升级，让电站运维变得更加安全、简单和快捷，实现电站移动化运维。

此外通过无线宽带集群和多媒体运维系统，黄河水电可以对故障精确定位到每个组串，降低现场故障诊断难度，生产运行和维护巡检更加便捷；实现技术资源共享，用实时的视频和语音通讯，专家远程协助，提高现场运维效率。

黄河公司龙羊峡水光互补光伏电站一个子阵，共计4480块光伏组件，电站的光伏组串出现故障或者遮挡等异常情况，通过人为来一项一项排查，耗时耗力的同时，也很难在短时间内找到故障点，为电站运维带来困难。采用无线4G网络监控系统，通过快速故障定位、缺陷智能处理等功能，实现了智能运维，年平均故障次数少30%，系统故障对发电量的影响只有传统方案的十分之一，质保期外的维护成本只有传统方案的五分之一。

无人机也被应用于通过红外成像技术观察电站运维情况。借助搭载GPS、红外成像和无线传输设备的无人机，根据设置好的路径准确飞行，对组件进行热成像扫描，从而精确定位有热斑、隐裂等故障的组件，结合图像分析和专家诊断，全面、精准、及时判别设备故障，实现快速更换。降低了巡检强度，电站设备的可靠性大幅提高，保障电站时刻工作在最佳状态。

智能光伏电站将监控、生产管理、安防、光功率预测等多套系统进行一体化管理，可通过实时数据对比和分析，判断当前光伏组串的工作情况，并传输至中控室宽带基站，发出告警提醒运维人员检修，提高运维效率。基于智能监控和远程诊断，电站的实时维护变得少等待、易执行，快速解决故障。

厚德载物：搭建令人信服光伏行业的实践平台

发展至今，光伏行业仍然为各种技术路线、管理方式争论不休。但无论是单多晶组件之争，还是大小机对抗，抑或是电站新技术和运维对发电量的提升，在相关企业争论之时，许多都会选用黄河水电光伏项目实际的发电情况作为数据支撑。他们认为黄河的数据最能让人信服。
一方面，黄河水电在业内最广泛的开展了合作。据黄河水电给出的数据，与公司合作的供应企业数量近百家，不同品牌、不同种类、不同技术路线的组件、逆变器等零部件和数据监控、运维手段都被集成在这个1.6GW的超大平台上。

在许多项目上，黄河水电也刻意让两家或者多家产品在相同条件下“打擂台”，这样能更好的排除光照、气候等因素对数据造成影响。

另一方面，黄河水电作为国企的公正性让人信服，排除利益因素干扰，公司提供的数据更加值得信赖。

在3月30日的会议上，谢小平又宣布了黄河水电的大手笔：装机量100MW光伏实验基地。这是全球最大的光伏实验电站，将集成53种各品牌、类型组件、24种支架、29种逆变器、17种综合方案和30种设计方案对比实验，实时采集运行数据，对不同类型的电池组件、逆变器及相关设备，多种设计方案进行对比研究。同时建立了组件、逆变器性能测试平台，在户外实际环境气象条件下和并网环境下各种性能和特殊需求测试，并预留了后续新产品、新技术的实验空间。

通过实证基地，优胜劣汰，去伪存真，改变以往劣质企业低价扰乱市场的行为，这将是行业的一大盛事。