国家电投集团发布光储实证蓝皮书(2024)

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置气象站，大多数都用在监测当地辐照、温度、光谱紫外、风速风向等气象数据。

  参照IEC61724标准在场站不同方位布置气象站，开展基地辐照、温度、光谱紫外、风速风向等气象数据监测，为各对比区的实证实验提供公共气象数据，为该区域光伏电站设计提供多年连续实测气象数据。

  2023年水平累计总辐照量1389kWh/㎡，较2022年1450kWh/㎡下降4.39%，较多年历史平均辐照1432kWh/㎡偏低，但瞬时辐照强度最高达到1402W/㎡，为历史最高。

  2023年平均温度5.48℃，较2022年的4.93℃高0.55℃，较多年历史平均温度5.2℃高0.28℃，全年最高温度35.30℃，较2022年高3℃，最低温度-33.20℃，较2022年低4℃。

  2023年降雪从10月中下旬开始，持续至第二年3月初融化，积雪期长达140天左右，2022年降雪量为6.7毫米，2023年降雪量为16.2毫米，雪地背面辐照占比最大，在50%-60%之间。

  应用场景较丰富，2023年应用场景包括薄雪地、土地、矮草地、高草地、连续性水面、冰地、雪地等，较2022年相比，由于雨水充足，在8-9月和10月分别出现了连续性水面和冰地两种应用场景，其背面辐照占比分别为10%和13%，其余应用场景背面辐照占比与2022年相比基本一致。

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置双面组件，主要验证不同技术路线、不一样的尺寸组件户外实测功率、效率、衰减率、温度特性、光谱特性、弱光特性、材料老化特性，并与实验室数据对比。

  组件实证对比区涵盖大庆基地12个厂家，29种类型组件;甘孜基地11个厂家，20种类型组件。包括P-PERC、N-HJT、N-IBC、N-TOPCon、薄膜等不同技术类型组件，210mm、182mm、166mm、158mm等不一样的尺寸电池片组件，设计安装144片、132片、120片、110片等不同版型组件，并布置不同背板、不同胶膜和不同边框的辅材组件。

  不同技术类型组件单位兆瓦发电量与往年同期相比趋势基本一致，均为N型高效组件发电较优，TOPCon组件发电量最高，较IBC、PERC多年平均分别高2.45%、3.02%。不一样的尺寸电池片组件多年来发电趋势基本一致，大尺寸电池片组件发电量略高，且相同技术相同电池片尺寸不同厂家组件发电量存在一定的差异，最大差异为1%。

  组件运行辐照集中于600W/㎡-1000W/㎡，占全年总辐照量的58.54%。

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置集成式逆变升压平台，主要分析不同技术类型逆变器户外实测效率、MPPT跟踪效率、过载能力、IGBT运行温度、故障时长、故障损失电量、启停时间、电能质量等，并与实验室实测数据对比。

  逆变器实证对比区包含大庆基地6个厂家、10种逆变器;甘孜基地7个厂家、11种逆变器。包括组串式、集中式、集散式三种不同技术路线、不同厂家、不一样的功率器件逆变器。

  12022年和2023年，不同技术、不同厂家逆变器实验室测试效率基本在98.5%以上，达到厂家承诺值。经两年运行后，2023年实测效率基本在98.45%左右，逆变器效率略有降低，幅度0.05%-0.08%。

  2国产IGBT逆变器经过两年运行未出现故障，稳定性很高，逆变效率均为98.76%，达到厂家承诺值，且在各个功率负载下的逆变效率与进口IGBT一致，相差在0.01%以内。在环境和温度0-20℃之间时，两者相比，运作情况基本一致，但在0℃以下或20℃以上，国产IGBT的运行温度较进口高4℃左右。

  不同厂家、不同技术逆变器实测频率、谐波、闪变、三相不平衡度等均满足电能质量有关标准要求。

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置全维跟踪支架，主要验证不同应用场景、不同典型天气下不一样支架户外实证发电特性、辐照特性、背面反射率、积雪损失、灰尘损失、度电成本等，并与理论计算结果对比。

  支架实证对比区包含大庆基地7个厂家，21种支架，共66种设计的具体方案;甘孜基地7个厂家，6种支架。包括固定、平单轴、斜单轴、垂直双轴、垂直单轴全维、柔性、固调、竖向等不一样支架，涵盖不同倾角、不同高度、不同间距等设计方案。

  大庆基地不一样支架发电差异较大，跟踪支架发电最优，其中大庆基地2023年与2022年全年发电趋势基本一致，双轴跟踪、垂直单轴、斜单轴和平单轴(带10倾角)、全维支架、固定可调支架全年分别较固定支架发电量增益依次为26.52%、19.37%、19.36%、15.77%、12.26%和4.41%。甘孜基地双轴支架上半年累计发电量最高，其次分别为斜单轴支架、全维支架、平单轴(60)、平单轴(45)及柔性支架，分别较最低固定支架高30.67%、26.62%、13.60%、5.25%、4.30%及3.11%。

  不同类型支架发电量受季节影响较大，特别是平单轴(带10倾角)、平单轴(带5倾角)、平单轴(0倾角)支架，全年夏季发电量最大，较固定支架分别高31.15%、36.91%、34.74%;冬季发电量最低，较固定支架分别低13.75%、21.09%、24.69%。平单轴支架与固定支架相比，日发电曲线更扁平，在早、晚用电负荷高峰时输出功率较大，与电网日用电负荷更匹配。

  2023年全年柔性支架发电量较固定支架低1.93%，与2022年相比实证结果一致。柔性支架运行中两侧固定立柱长期受力向内侧逐渐倾斜，2023年倾斜角度已超过3，且由于支架立柱倾斜导致钢索弯曲度增大，组件的方位角发生明显的变化，从东向西偏差最大达4。可见柔性支架应着重关注柔性支架结构、可靠性。

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置磷酸铁锂储能系统，主要验证不同储能技术的适用性，包括：电芯电压一致性、温度一致性、电池直流系统效率、电池系统(含PCS)效率、衰减率、循环次数、放电深度、厂用电量等。

  大庆基地储能产品实证对比区涵盖电化学储能、电磁储能、机械储能3大类技术，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6个厂家7种储能类型。

  各类储能系统损耗较大，对系统效率产生不利影响。磷酸铁锂储能(1000kW/1680kWh，0.5C)系统损耗最大，全年损耗为5万kWh，占储能系统总充电量10%左右。温度控制调节设备是主要损耗来源，占系统总损耗70%-85%，其中，磷酸铁锂储能电池空调损耗最大，全年接近4万kWh。

  储能系统效率受温度影响较大，环境和温度在5-20℃时储能系统效率最高，达到82.66%，在-10℃以下或20℃以上储能电池系统空调损耗增大，系统效率分别为77.73%、72.52%，下降了5%-10%，环境和温度较高时对储能系统损耗影响更大。

  实测储能电池簇SOC一致性较差，磷酸铁锂储能电池簇出现过同时刻SOC分别为100%、95%、100%、58%的情况，不同簇之间最大差异达42%。造成单个电池簇SOC充电至100%或放电至5%(充放电限制条件)，其他储能电池簇即便未达到100%或5%也停止充放电，带来部分储能电池簇充不满放不尽。

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置平斜单+组串式逆变器+PERC210组件光伏发电系统，主要验证系统集成下不一样的产品之间的匹配性，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。

  大庆基地光伏系统实证对比组件、逆变器支架的42种不同组合设计的具体方案，监测光伏子阵系统实际运行工况参数，验证各种电气设备性能指标和系统发电能力。

  三种发电量最高的典型设计的具体方案依次为：平单轴(10倾角)、组串式、PERC210组合方案，平单轴(10倾角)、固定、I厂家组串式、A厂家PERC182组合方案，固定、H厂家组串式B、D厂家N-TOPCon166组合方案。

  不同匹配方案系统1-6月份上半年系统效率基本处于83%-90%之间，但各月系统效率差异较大，其中1-3月份系统效率最高，基本高于90%，4月份之后系统效率下降较多，系统效率基本低于85%。特别是跟踪支架1-2月份系统效率最高，3月份之后系统效率下降较大。

  基地所在地区环境和温度较低，实测温度损失较理论设计值低，不同技术类型的大尺寸组件温度损失较大，210mm尺寸组件较158mm尺寸组件高0.1%。

  ▲国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)布置光储系统，主要实验光储系统“平抑波动”“能量搬移”及“快速调频”等特性。

  大庆基地光储系统实证对比区设计布置光储系统和调频储能系统，其中光储系统包含5MW和10MW两种储能系统，配置磷酸铁锂、三元锂能量型储能电池和飞轮、超级电容、钛酸锂等功率型储能电池。

  不论是能量搬移场景或是快速调频场景，储能系统均能有效执行控制策略进行充放电或执行调频动作。

  5MW光储系统多年平均设计利用小时数为3000小时，实际有效利用小时数为3189小时，超过多年平均设计利用小时数，但略低于第二年设计利用小时数(3276小时)。10MW光储系统多年平均设计利用小时数为2500小时，实际有效利用小时数为2791小时，超过多年平均设计及第二年利用小时数(2663小时)。

  储能充放电阈值为单一固定值的控制策略下，晴天储能电池基本能实现一次满充满放，容量利用率(充电量与电池容量的比值，充电量达到储能实际容量时，容量利用率为100%)达到86%左右;多云天气下储能可实现多次浅充浅放，容量利用率达到77%左右;阴天天气下，储能电池基本不充不放，容量利用率在3%左右，利用率较低。

  据悉，国家电投集团已经连续四年发布《国家电投集团光伏储能实证蓝皮书》，向全行业共享实证实验数据，为新技术、新产品、新方案推广应用与升级优化提供数据支撑，为不同典型气候区域光伏电站设计、设备选型、现场检测验收提供技术指导，为行业关键领域理论研究和技术创新提供研究方向，为产业链协同发展和可持续发展注入强大动力，为国家制定产业政策、技术标准等提供科学依据，为加快建设新型能源体系贡献力量。

  中国电力网于1999年正式上线运行，是中国电力发展促进会主办的全国性电力行业门户网站。