7.创新驱动光伏技术发展国电投庞秀岚20171111

创新驱动光伏电站技术发展国家电投黄河水电公司庞秀岚提高发电量提升系统效率保证电网安全降低工程投资实现平价上网宗旨及目标一、光伏技术发展状况二、光伏电站技术提升及创新三、光伏电站技术发展趋势目录一、光伏技术发展状况P型单晶及多晶电池技术持续改进，常规产线平均转换效率分别达到20.3%和18.6%，采用PERC技术的先进生产线则达到21.3%，异质结技术路线达到22%以上，背接触技术路线达到23%以上。二、光伏技术发展状况——晶硅电池技术随着组件技术的不断进步，常规单晶组件功率达到280W、常规多晶组件达到265W，采用PERC和黑硅等技术的先进生产线则分别达到295W和275W，使用半片技术、多主栅技术单晶功率可达到310W，叠瓦技术可达到320W。二、光伏技术发展状况——组件技术随着电池、组件技术持续进步，常规组件单瓦成本已经从2010年的14元/W（含税售价16.38元/W）大幅下降至2017年的2.56元/W（含税售价3元/W）。二、光伏技术发展状况——组件价格快速下降1.集中式逆变器2010-2012功率500KW效率98.5%户内模块化单/两路MPPT2013-2014功率500/630K效率98.7%户/内外、集装箱式三电平拓扑2015功率1MW效率98.8%集散式MPPT前置跟踪2016-2017功率1、2、2.5MW效率99%1500V系统PID智能修复中压成套一体化数据采集传输一体化未来趋势单机功率更大，输入输出电压更高效率大于99%逆变储能一体机更低的启动电压高电压穿越满足电网的SVG功能高压逆变直挂并网发电单元一、光伏技术发展-----逆变器技术2.组串式逆变器1991-1995功率0.7KW效率93.5%SMA-Sunnyboy第一代商用组串逆变器2011-2013功率8/12/20/28kW效率98.6%输出380V三电平拓扑3路MPPT2014-2015功率30/40kW效率98.8%PLC通信技术蓝牙终端3-4路MPPT2016功率50/60kW效率99%输出电压480V6-8路MPPT实现组串IV监测2017功率70/80KW效率99%智能控制器1500V系统PID智能修复五电平技术集成跟踪系统电源及通讯接口未来趋势单机80/100/125KW效率大于99%逆变储能一体机更低启动电压标配EL检测及I-V扫描与跟踪系统深度集成智能监视与控制高电压穿越一、光伏技术发展状况-----逆变器技术3.适用于储能系统的逆变器随着新能源装机容量占比不断增加，因光伏电站的发电特性，用电侧与发电侧需求不匹配，新能源+储能的型式将成为未来的技术发展趋势。逆变器在储能方向发展趋势储能逆变成套一体化设备集成逆变、储能控制、电池管理系统发电、储能、逆变一体化的能量管理系统备注：上述技术发展趋势还需在储能系统推广及应用的过程中逐步测试及论证。目前储能技术路线

未来储能技术路线一、光伏技术发展-----逆变器技术4.适用于高效和双面组件的逆变器高效和双面组件规模化应用已成为未来发展趋势，但因工作电流、电压及光谱特性不同于常规组件，双面组件因背面发电增益受地面环境影响大，发电功率与常规逆变器不匹配，逆变器存在输入功率饱和，交流输出削峰的情况。逆变器在高效组件方向发展趋势根据高效组件的不同发电特性，定制化逆变器整台逆变器具备长期、更高的过载能力单路支持更大容量的超配，避免中午满发时段高效组件的直流输入饱和配套高效组件弱光效应，更低的启动电压更多的MPPT路数，适应高效组件更大功率变化范围及弱光发电的工作状态一、光伏技术发展-----逆变器技术国家电投黄河公司自2010年开始建设光伏电站以来，始终以提升系统效率、提高发电量、保证电网安全、实现平价上网为目标，更加注重新产品、新技术、新材料等并网光伏发电关键技术研究，联合国内外科研单位、大专院校、产品制造商共同开展产学研攻关，以技术创新驱动光伏产业技术发展，引领光伏产业技术进步。二、光伏电站技术的提升及创新施工组织设计：业主编制，各参建单位遵照执行，不得改变设计理念创新坚持“工程创优，设计先行”，将原来由设计单位主导，转变为由公司层面主导提出设计思路、理念、原则、选型。二、光伏电站技术提升及创新

二、光伏电站技术提升及创新

项目技术特点2011年国内光伏电站建设容量以10兆瓦级项目为主。2011年10月格尔木一期单体200MWp光伏项目并网发电，开启了百兆瓦级大型光伏电站的建设序幕。逆变器：10家，500kW集中式，两路MPPT、四路MPPT、模块化技术组件：6家，率先采用72片大功率组件280W、单晶组件、多晶组件支架：固定式，每套18块组件，竖向布置，上下串接系统设计：采用“单元汇集、集中并网”，35kV电压汇集，330kV送出监控系统：率先将光伏电站监控和升压站的监控融为一体，逆变器、汇流箱、箱变、SVG统一监控，首次实现AGC；RS485+光纤通讯方式。逆变器：18kW、20kW组串逆变器、组件：采用高倍、低倍聚光组件支架：配合聚光组件率先采用垂直双轴、垂直单轴跟踪支架2012年12月格尔木二期100MWp光伏项目并网发电

项目技术特点

技术提升组件布置：每套支架组件由18块优化为20块，每MW钢支架减少4吨，横向布置支架与基础连接方式：焊接调整为螺栓连接，降低安装及维护费用系统设计：光伏发电单元通过35kV汇集接入升压站子阵布置优化：子阵总体布置、设备布置、电缆走向及选型方案优化，电缆线损降低8.14%二、光伏电站技术提升及创新大规模并网关键技术研究

基于提高电站可靠性、系统转换效率和降低造价的设备布置研究基于现地无人值班、远程集中控制的大量设备故障判别方法及海量数据传输方式的研究

基于提高设备可靠性、减少损耗的35kV气体绝缘管型母线研发

基于安全稳定运行、减少设备故障的过电压仿真计算及研究基于降低直流侧电能损耗的光伏发电单元回流分布研究

基于环境保护、降低造价的光伏发电单元接地系统研究基于光伏发电特性电流电压大幅波动的光伏发电单元保护、直流绝缘监测及直流开关选型研究

二、光伏技术的发展历程——电站系统技术进步

2013年，针对光伏电站运行存在问题和发电特性，开展百兆瓦级光伏发电关键技术研究、水光互补协调控制研究、智能光伏电站研究，并在龙羊峡水光互补、格尔木三期、拉西瓦光伏等项目中成功应用。组件布置：一组支架布置由20、22块组件增加至44块，减少了电缆、支架用量，节省了投资。汇流支路：由一串18、20块组件增加至22块，升高了直流电压，减少了直流损耗。支架材质：铝合金支架代替钢支架，投资持平。接线方式：组件接线方式由上、下排组件串联调整为同排组件串联，减少了因早、晚前后阵列遮挡引起的电量损失，每MW增加发电量3000kW·h/年。

技术提升及创新二、光伏电站技术提升及创新

子阵接地方式：接地极由桩基钢筋笼替代，接地极间的连接由支架及支架间钢芯铝绞线替代，对原始地貌扰动少、减少了材料及安装量。每MW节省投资约1.6万元；组串式逆变器规模化应用：组串逆变器功率20kW、28kW、40kW，并在格尔木三期、拉西瓦、共和二期项目规模化应用。项目名称逆变器（同一厂家）装机容量(MW)2014年累计发电量（1MW）格尔木

I期集中式4.08182.021组串式4.08185.516增发电量1.92%二、光伏电站技术提升及创新

不同倾角的固定支架、不同倾角的斜单轴跟踪系统应用最佳倾角的固定与斜单轴发电量对比角度每兆瓦年发电量（万kwh）36°较其他角度多发百分比33°固定2160.00%36°斜单24915.3%

不同倾角的固定支架发电量对比不同倾角的斜单轴发电量对比倾

角每兆瓦年发电量（万kwh）与33°发电量对比倾

角每兆瓦年发电量（万kwh）36°较其他角度多发百分比33°2160.00%36°2490.00%36°214-0.72%25°242-2.8%25°205-5%15°239-4%15°203-6.02%早期光伏电站采用Pvsyst设计软件模拟最优倾角，模拟角度基本与当地纬度一致，但通过项目实际对比，33度较36度相比支架成本更低，土地利用率更高，性价比更优。二、光伏电站技术提升及创新

水光互补协调控制研究及应用

改变了光伏发电间歇性、波动性、随机性的出力特性

减少了电网吸纳新能源所需的常规机组的旋转备用

提高了水电站送出线路的利用小时

增强了水电站调峰调频的能力二、光伏电站技术提升及创新

智能光伏电站行业内首次将4G网络技术、PLC载波技术应用于光伏电站常规RS485通讯PLC载波+4G

通讯容量（MWp）故障次数故障率容量（MWp）故障次数故障率6629929.9%84521.62%1）4G+PLC传输速率较RS485方式传输速率提高16倍，故障率大幅降低。2）运维成本降低：格尔木三期智能光伏电站年运维成本较二期常规光伏电站降低30%。3）子阵监控系统成本大幅下降：每兆瓦电缆及敷设费用投资节省2795元，采用“三合一”通讯、控制方式后投资降低11615元。借助智能手持终端、手机APP软件、蓝牙技术实现智能运维。格尔木三期智能光伏电站通讯情况对比二、光伏电站技术提升及创新

智慧运维模式：故障智能判别，远程分析，在线诊断传统电站运维模式监控、生产管理、功率预测系统、安防系统无缝融合的一体化平台故障智能判别远程分析控制、在线诊断远程集中监控和运营平台新能源电站大数据分析中心智能无人机巡检4G无线通信、蓝牙、PLC等通讯技术

海量数据传输研究100MW光伏电站数据多达10万点，海量数据通过RS485传输，距离长、干扰大，传输阻塞、信号失真，设备故障不能实时诊断。通过底层数据分类、筛选，报警信息分级，实时数据甄别，结合电力载波+4G通讯方式解决了上述技术难题。二、光伏电站技术提升及创新研究光伏子阵区域种植高经济农作物：黑果枸杞、昆仑雪菊、披碱草、固沙草、针茅等牧草种植试验研究荒漠化地区光伏电站建设对环境影响：风速、蒸发量、植被恢复

光伏产业带动生态建设科研与试验二、光伏电站技术提升-----电站生态环境显著改善

2015年至2016年度，在已取得的光伏技术研究及实施成果之上，开展了100MWp国家级太阳能发电实证基地建设、成立了光伏联合创新中心，开展光伏发电前沿技术研究。

技术创新

国家级太阳能100MW实证试验基地的研究及电站建设；

不同支架型式经济指标对比研究；子阵交直流最优容配比研究；稀土铝合金电缆代替铜芯电缆应用研究；

组串逆变器的IV在线检测功能开发。

二、光伏电站技术提升及创新建成全球最大的百兆瓦级大型野外实证基地148种技术及类型同台对比涵盖全球光伏行业主流产品及技术为光伏发电设计、设备选型、设备研发制造、施工安装及标准制定提供实证数据形成一套光伏关键设备全面评估和系统性能对比分析方法二、光伏电站技术提升及创新26子阵交直流最优容配比研究以固定式支架为例（组件：3元／w，逆变器：0.15元／w，电价0.65元／kwh），光伏发电单元按1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.7不同容配比经济性测算，1.24和1.33配比最优，1.42、1.51也优于1.1；在土地紧缺且价格高，组件价格逐渐降低的情况下，容配比加大会更具优势，但目前国家光伏用地指标对光伏电站最优配比方案存在一定限制。不同支架型式经济指标对比研究项目名称指标固定式平单轴

斜单轴装机容量

（MW）100100103.83发电量增加/10.66%18.07%单位千瓦动态投资5547.7155935.3776651.107资本金内部收益率（%）17.9020.1216.12

平单轴投资效益最佳，固定式次之。且根据平单轴、斜单轴的出力特点，适当增加跟踪系统直流侧容配比，可增加电站早晚发电量，改善电站出力曲线，可进一步提高投资效益。二、光伏电站技术提升及创新

固定+高效双面组件、双面+平单轴跟踪技术支架与组件组合方式固定+常规组件平单轴+常规组件平单轴+P型PERC双面平单轴+N型PERT双面发电量增益/10.66%20%20--25%2017年格尔木、共和并网光伏项目规模化采用高效、双面大功率组件，配置先进的平单轴跟踪系统，发电量比常规电站发电量提升20%，单位度电成本降低4%。二、光伏电站技术提升及创新

高效组件具有更好的弱光特性、更低的温度系数以及更低的衰减特性，其早晨、傍晚时段以及夏季高温时组件的发电优势明显，整体发电优于常规组件。

二、光伏电站技术提升及创新二.光伏电站技术提升及创新光伏电站系统效率逐年提升电站投资逐年下降二.光伏电站技术提升及创新国家补贴逐年递减-一类地区补贴下降了44%全球率先实现了清洁能源连续供电168小时二、光伏电站技术提升-----电网调度技术进步2017年6月17日0时～23日24时，青海全省电力需求全部由水电、光伏