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  • 龙羊峡水光互补促光伏发电创新发展
  • 2017-09-06 12:07:56  发布:  来源:中国能源报
  • 摘要:展开黄河上游的地图,古人“九曲黄河万里沙,浪淘风簸自天涯”的感叹跃然脑际。如今,在黄河上游水电开发有限责任公司,10余座水电站、逾千万千瓦水电装机依河而生。在这里,借助汹涌水势带来的源源电流,一度被认为缺乏可靠性的光伏发电正在迎来新的生机。

     展开黄河上游的地图,古人“九曲黄河万里沙,浪淘风簸自天涯”的感叹跃然脑际。如今,在黄河上游水电开发有限责任公司,10余座水电站、逾千万千瓦水电装机依河而生。在这里,借助汹涌水势带来的源源电流,一度被认为缺乏可靠性的光伏发电正在迎来新的生机。

     
    水光互补 稳定清洁
     
    “不稳定是大家一直以来对光伏发电的担忧。的确,间歇性、波动性、随机性等因素在光伏发电的过程中是客观存在的。但公司拥有这么多稳定的水电资源,二者能否形成互补呢?” 谈起“水光互补”的初衷,国家电投黄河水电海南新能源发电部副总经理刘启栋滔滔不绝,“所谓水光互补,就是阳光强时,用光伏发电,水电停用或者少发。出现天气变化或夜晚,就通过电网调度系统自动调节水力发电。”
     
    刘启栋介绍,龙羊峡水电站共有4台单机容量为320兆瓦的水轮发电机组,总装机容量1280兆瓦,正常蓄水位2600米,库容为247亿立方米,调节库容为193.5亿立方米,是调节性能优良的多年调节水库,也是能够实现“水光互补”的关键。“水光互补电站作为龙羊峡水电站的‘编外机组’,通过水轮机组的快速调节,将功率不稳定的光伏电源,调整成更加友好的稳定电源,以两个电源组合的电量,利用龙羊峡水电站的送出通道送入电网。”
     
    2013年3月,龙羊峡水光互补项目一期32万千瓦光伏电站建设启动。2015年6月,两期共85万千瓦的龙羊峡水光互补光伏电站全部并网发电。逾两年时间,“水光互补”梦想成真。
     
    驱车近三小时,记者从西宁市区来到了黄河公司位于青海省海南州共和县塔拉滩上的85万千瓦龙羊峡水光互补光伏电站。工作人员告诉记者,水光互补电站的位置正处龙羊峡水电站水库左岸,直线距离约36公里。“电站建设之初,人们普遍担心龙羊峡水电站的调峰调频性能会因此受到影响,但通过运行数据,我们发现,龙羊峡水电站送出线路年利用小时可由原来运行的4621小时提高到了5019小时。”工作人员笑称,“水光互补”体现在电源稳定性上,更体现在经济效益的攀升上。
     
    不仅仅是经济效益,在社会生态环境效益上,龙羊峡水光互补光伏电站一年可发电14.94亿千瓦时,对应到火力发电相当于一年节约标煤49.3万吨,减少二氧化碳排放约123.2万吨,二氧化硫约419.1万吨,氮氧化合物364.87万吨。
     
    刘启栋介绍,目前,龙羊峡水光互补项目是全球当期建设规模最大的水光互补并网光伏电站,技术应用也属首例,但项目的相关研究和实践都证明,水光互补技术对水电站调节库容的要求并不高,具有一定库容的水电站均可配置,具有广泛的推广价值。“以1万千瓦的光伏电站计算,100米坝高、耗水率3立方米/千瓦时的水电站即可匹配,水电站所需日调节库容量约为13.15万立方米;如果是20米坝高、耗水率20立方米/千瓦时的水电站,日调节库容量就要在87.67万立方米。”
     
    建立光伏行业“百科全书”
     
    沿着水光互补电站一路前行,在整齐绵延的电站远处,记者隐约看到一片高低不一、上下错落的电站。
     
    “这里有23种电池组件、21种逆变器、30种光伏发电设计理念、13种跟踪技术,可以说是各种光伏产品的‘百科全书’。”在形状各异的外观背后,蕴藏着光伏发电的“数据宝藏”。据刘启栋介绍,这座于去年6月28日并网的电站属百兆瓦太阳能发电实证基地,“将不同的光伏设计理念、设计方案进行对比分析,为光伏发电设备提供专业的野外测试、检验及实证对比平台。同时,基地还开发出一套在线监测和数据对比分析系统,在各类产品上安装在在线监测传感设备,实时采集发电数据并进行自动分析。”今年6月底,这一青海省重大科技专项项目通过了青海省科技厅组织的成果评价和验收鉴定。
     
    “这是天合的双玻组件,这是英利的N型单晶,那边是美国First-solar的碲化镉薄膜,那是德国Avavcis的铜铟镓硒薄膜……”
     
    在组件试验区,工作人员如数家珍。在这里,各种组件的发电量、衰减率、温度特性、系统效率、弱光效应等一系列指标都被纳入测试范围。
     
    目前,基地设有组件、支架型式、逆变器、设计对比和综合对比5个试验区以及组件性能和逆变器性能2个室外测试平台。对于实证基地的未来发展,国家发改委能源研究所研究员王斯成表示,“这里采用的是德国弗朗霍夫太阳能研究所负责测试对比分析系统方案,获得的数据非常有研究价值和说服力,可以为下一步的技术创新提供重要参考,也为青海光伏产业与国际开展合作交流搭建了一个平台。这应该是目前国内乃至国际上最大的一个光伏户外测试对比平台。”
     
    从2013年启动方案设计、设备选型等基础工作到2016月投产发电至今,功能设计、在线监测及分析、气象观测与评估、实测数据对比分析等研究从未止步。未来,面对层出不穷的新技术、新产品,黄河公司计划进一步集成创新资源,充分利用已有实证基地的能力条件,发挥综合评测与实证研究的功能,将“产学研用”相结合,全力打造国家级的光伏实证试验基地。
     
    打造光伏全产业链
     
    站在工作塔上,一座座光伏电站板镶嵌于草原之上,甚是壮观。刘启栋指着眼前的电站对记者说,“在这里你看到的每一片组件都属于黄河公司。”刘启栋的这句“属于”,不仅仅于来自“拥有者”的底气,更是出于“制造者”的骄傲。
     
    突破单一的光伏发电企业,黄河公司正在打造集多晶硅制造——切片工艺——太阳能电池及组件——太阳能光伏发电于一体的垂直、协同光伏全产业链。2010年,国内首条电子级多晶硅生产线建成,“黄河水电多晶硅”打破了中国高纯电子级多晶硅市场长期由国外垄断的格局,实现中国制造。目前,公司多晶硅产能已达到2500吨/年,在国内集成电路用多晶硅市场占有率约达10%。
     
    在国家电投太阳能电力有限公司西宁分公司电池制造分厂,记者也目睹了光伏电池及组件生产的全部流程。从第一道工序制绒到最后的成品筛选,整个生产线一气呵成。电池制造分厂主任宋志成介绍,目前,黄河公司已建成电池产能400兆瓦,组件产能300兆瓦,生产的单晶电池最高转换效率达到20.8%,多晶电池转换效率最高可达18.89%,常规P型单晶电池平均转换效率最高达20.8%,“电池和组件的转换效率都处于国内领先水平,是国内首批可量产满足国家能源局‘领跑者’计划要求的企业。”
     
    采访中,电池与组件厂的部分车间正处于技术升级和改造中,宋志成表示,“技改后,无论是产品的技术性能还是总体产能、产量都将有明显提升。”
     
    截至目前,黄河公司发电装机容量总计1555万千瓦。其中,水电1083万千瓦,光伏254万千瓦,风电55万千瓦,火电132万千瓦。在今年6月17日0时至6月23日24时青海省168小时清洁能源供电期间,黄河公司在青各电站累计清洁能源发电量达到10.09亿千瓦时,占青海电网全网发电量的70%以上。清洁能源已经成为黄河公司未来发展的重要着力点。
     
    据刘启栋介绍,下一步,公司计划在青海省海南和海西两州规划建设两个千万千瓦级的可再生能源基地。其中,海南州黄河流域水电资源丰富,调峰能力强,将立足水电优势,发展水光互补,并辅以风电和抽水蓄能电站。规划装机2540万千瓦,同时园区还将成为全国首个千万千瓦级太阳能发电基地。“十三五”期间,规划建成装机2120万千瓦,目前已经完成861万千瓦。而在海西州,立足于广袤可利用的荒漠化土地和地处一类光照资源区的地理优势,基地将主要发展光热和光伏发电,同时辅以风电和抽蓄电站。基地规划装机3990万千瓦,其中光热发电将占到1028万千瓦。
     
    据刘启栋介绍,下一步,黄河公司将发挥清洁能源产业结构优势、太阳能发电规模优势和水光互补等技术创新优势,在青海积极推进海西、海南两个千万千瓦级清洁能源多能互补基地建设,积极推进新能源发电先进技术应用项目的实施。 
     
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