最新最快储能新闻
太阳能光伏网

风光"翘楚"国家电投: 实现光伏全生命周期的技术创新

在新能源领域,国家电力投资集团(以下简称“国家电投”)是一个特别的存在,它不仅是全球光伏装机第一的大型能源央企,还是唯一一家拥有光伏全产业链的央企。在这些成绩的背后,是国家电投对于光伏全产业链持之以恒的科学论证与深入研究。

公开数据显示,截至2021年12月底,国家电投电力装机突破1.95亿千瓦,清洁能源装机占比62%。光伏装机4149万千瓦、风电3832万千瓦、水电2463万千瓦。除了资产规模之外,国家电投的业务范围完整的覆盖了从前端多晶硅、切片、太阳能电池、组件到系统集成制造以及光伏发电整个光伏领域。

“国家电投是能源开发企业,单一的组件、逆变器、支架,我们是竞争不过行业中的龙头企业”,国家电投光伏产业创新中心副主任庞秀岚在2022年中国光伏市场开发论坛上表示,“但是涵盖全生命周期的光伏创新与建设是国家电投的强项与优势,目前集团覆盖了前期规划、系统集成、建设施工、运行维护、组件回收,贯穿光伏电站全生命周期的技术创新。技术创新不是一个点、一个面或者一个时段的创新,我们认为真正的技术创新是贯穿于光伏全过程、全生命周期的技术创新,只有这样才能推进光伏更高质量、可持续的发展。”

跟随着国家政策方针,国家电投是央企中启动风、光领域投资最早的企业之一。从2011年起,国家电投的光伏业务开始规模化开发,每年以16%-20%的增幅持续攀升,国内基本分布在青海、贵州等30个省区;境外装机达到57万千瓦,主要在越南、澳大利亚和墨西哥三个国家。

电站规划设计的重要性

在整个光伏建设过程中,前期的规划比后续的施工、运维等更为重要。例如,设备有问题可以更换,但是一旦前期的设计、规划出现问题,将会影响后续的整个阶段。为了从源头上保证安全性、准确性和土地的高效利用,国家电投在光伏电站规划设计研究上,以光伏为基础,与其他多种能源有效融合,提升电能质量;设计过程中,注重光伏电站经济性,并结合最新技术、设备开展创新型电站设计;结合实证实验基地经验,大数据分析成果,最新国家政策开展设计;同时通过设计将“实践—理论—成果转化”的创新理念应用到工程实践。

光伏实证实验的研究创新

“为什么国家电投能够一直引领行业的发展,这与我们实证试验的研究是密不可分的”,庞秀岚介绍到,目前国家电投拥有年度实证实验、青海共和百兆瓦实证基地以及国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)。

年度实证实验是指电站建设阶段除主流产品安装外,对尚未验证的新产品、新技术进行小规模安装验证,如双面组件、组串式逆变器、各类跟踪系统等,通过数据验证结果作为后期大规模推广的支撑依据,指导电站设计,引领行业导向。

例如,2017年国家电投在采购格尔木项目组件的时候,国内厂家还没有规模化推出双面组件,当时国家电投与几大组件厂商联合推出了双面组件的产线,供格尔木项目安装,由此双面组件被拉开了序幕,也在一定程度上推广了双面组件产品的研发。

2015年国家电投建成了青海共和百兆瓦实证基地,该基地设置了6个实证对比区域,选用26种组件、21种逆变器、17种支架,展示30种设计理念、15种新设备、30种新材料以及4种储能技术,实现全球148种光伏主流技术及产品同台对比。青海共和百兆瓦实证基的数据分析与发现的问题,对设备的研发和设计制造以及标准的制定起到了支撑作用。

2021年,在大庆建成了国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)作为全球首个国家能源局批复的光伏、储能户外实证实验平台,规划布置的实证实验方案约640种,折算规模约105万千瓦,“十四五”期间分5年建成,一期布置实证实验方案161种,折算规模20万千瓦,2021年投产运行。

光伏模块化设计和系统集成的创新

在光伏模块化设计和系统集成上,国家电投对光伏工程集成化设计、逆变器、汇流箱和箱变集成、光储同步发电机、光储同步发电机集群协控装置等,均有相应的研究。

其中光伏工程集成化设计研究,通过对光伏发电系统的发电、输变电设备及其基础进行模块化、集成化设计,研究组件快速安装、支架集成化装配支架立柱与地基基础─体化、定制化线缆等技术,实现简化安装过程,提高设备安装质量,降低安装成本。

逆变器、汇流箱和箱变集成研究:光伏发电系统设备间电气和通信接口的匹配和连接问题成为电站设计的重点,通过逆变器、汇流箱和箱变的集成以及通信接口集成研究,实现系统集成匹配最优。

光储同步发电机:聚焦具备主动支撑能力的光储集成同步发电机拓扑和控制关键技术研究,实现设备级光伏并网单元的虚拟同步控制,使得光伏场站实现同步化友好并网特性,能够提供惯量与一次频率和电压支撑。

光储同步发电机集群协控装置:聚焦发电机集群整体协调快速控制技术、内部功率和电压均衡分配控制技术及大规模并机运行扰动下的功角稳定性控制技术,实现集群整体协调快速控制及大规模并机运行时的功率电压均衡分配。

光伏电站运维阶段的创新

光伏电站运维阶段,主要是以提升发电量为主做的创新,包括光伏数据挖掘分析研究、光伏电站提质增效研究、区域光功率预测研究、光伏电站智能数据分析平台以及智能组件清洗分析模型等。

基于国家电投集团4149万千瓦光伏装机,共1000多座光伏电站以及共和百兆瓦实证基地和国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)的海量光伏数据,从单一设备运行数据分析、系统运行匹配分析、以及气象、环境等因素对电站运行影响分析,挖掘存在的问题,以问题为导向,指导设备研究、电站设计、系统集成、电站运维和标准制定。

光伏电站提质增效研究,提升场站管理水平,建立光伏电站对标体系,开发信息收集软件,实现远程故障分析及诊断功能,指导场站运行人员自行开展提质增效。

区域光功率预测研究,覆盖高精度光功率预测系统产品,为光伏电站提供时间跨度从15分钟至数天的功率预测服务,实现光伏电站合理配置生产计划,在无光照期进行太阳能设备的检修和维护,减少弃光。

目前,行业还缺失对单块组件的智能的判断、定性的分析,所以国家电投现在正在研究集在线IV、无人机+红外、无人机+EL三种检测方式于一体的综合智能诊断融合平台,快速准确诊断故障类型及故障部位,提升故障诊断精度。

另外,结合场站组件的在线性能监测,以及按日、月、季清洗对光伏发电量的影响。开展组件清洗周期的研究,建立智能组件清洗分析模型,也是国家电投目前在研究的创新技术之一。

组件回收环节的创新

在末端的组件回收技术及设备方案环节,国家电投拥有单玻组件、双玻组件回收技术以及晶硅组件各种材料回收再利用技术研究升级。

单玻组件的回收中试线已经在2021年年底建成。针对目前单玻组件回收工艺中分离、分选工序,国家电投进行不断技术优化、升级,完善技术路线,在综合回收率90%的基础上进?步提升待回收材料的回收率。

在单玻组件回收工艺基础上,庞秀岚提到,下一步将研究双玻组件与单玻组件回收材料存在差异性,通过工艺技术开发、专用设备研制等手段,研究双玻组件高效环保回收技术,提升组件回收的适用性、经济性与环保性。

另外,国家电投还针对晶硅光伏组件回收处置后产生的银、硅等具有实用价值材料,结合回收材料的状态、纯度等条件,研究其回收利用的经济性和环保性及进入产业链的最优方式,实现回收价值最大化。

“光伏+生态”的创新

“双碳”目标下,生态修复变得至关重要。自2014年,国家电投就在“光伏+生态”的路上不断探索、前进。第一阶段,国家电投在野外建立环境检测基站,对区域气候、土壤、植被等条件进行周期性检测、分析,揭示当地生态环境影响机理。在数据的研究的支撑下,国家电投试种人工藻结皮及选育经济作物,改善当地地质条件,结合光伏板间滴灌技术,建设荒漠化综合产业试点平台。

现阶段,国家电投又架设了一些碳通量的设备,广泛的从空间上,分析光伏产业链及光伏电站全过程中碳排放情况,评估排放总量,识别主要的碳排放环节,分析碳减排潜力,精准制定“近零碳”采购的绿色目标,支撑光伏碳减排与生态碳汇协同发展。

成为引领全球新能源投资的大型能源央企,国家电投的探索与研究深入了行业的每一个细节。“十四五”时期,光伏行业正进入高质量发展的新阶段,从规模效应到单瓦利润,国家电投的目标正一步步引领产业的持续发展。

最新相关

宁德时代、亿纬锂能储能"列阵"

为了提升产能、加快市场渗透,近年来国内的电池厂商们都使出了浑身解数,又是拿地建厂又是百亿定增忙的不亦乐乎,这自然与新能源汽车市场的高景气增长脱不开关系。但从行业来看,电池厂商们的激进...