吉电股份白城光伏领跑者电站建设运营经验分享 12.3

吉电股份白城光伏领跑者电站 建设运营经验分享 国家电投吉林电力股份有限公司 2019.12 国家电力投资集团有限公司 ： 以先进能源技术创新为驱动，以清洁 能源开发为主导，致力于成为可持续的绿色能源供应者。 吉林电力股份有限公司： 是国家电力投资集团二级单位， A股上市 公司，发展战略“电热为主、产业协同、创新驱动、一流公司”， 总装机容量 800万千瓦（火电、风电、光伏）， 2019年入围全球新 能源企业 500强，排名第 344位 。 白城发电公司： 隶属吉林电力股份有限公司，总装机容量 1532MW， 包括两台 660MW超临界直接空冷凝汽式发电机组、林海 12MW分布式 光伏电站 1个、白城光伏领跑者 100MW电站 2个。 企业概况： 01 项目概述 目录 02 设计亮点 03 工程建设亮点 04 生产运营亮点 05 结束语 项目概述 部分第 吉林省白城市于 2017年 11月 获得了国家能源局第三批光伏领 跑者 500MW项目 ， 国家电投集团 吉电股份中标建设 2、 3号项目 。 第一部分 项目概述 基本情况1 本电站光伏位置 吉电股份白城光伏 领跑者 2、 3号项目位 于吉林省白城市 ， 每 个项目建设容量 100MW， 占地面积 4100亩 。 2018年 6月份开工建设 ， 12月份投产发电 。 第一部分 项目概述 项目特点2 本项目充分体现光伏领跑者电站系统设计先进性 、 创新型 、 智 能化 的 特点 ， 采用行业领先的技术 、 产品 和 先进的系统技术方案 、 采用多类型高效组件 、 高效逆变器 、 平单轴跟踪支架；采用智 慧 化 站控系统 、 智能化无人机巡检系统 、 智能化平单轴自动跟踪系统等 ， 已经成为 北方地区智能化大数据示范实证光伏电站 。 第一部分 项目概述 应用效果3 通过采用先进的技术和设备 、 采用智能运维和技术创新 ， 本项目发电 运行至今 ， 各项发电指标领先 、 设备性能优良 、 发电转换效率高 、 发电量 增益提升明显 。 截止 2019年 10月 30日 ， 2号项目可利用小时数 1822小时； 3 号项目可利用小时数 1862小时 ， 超过可研设计值 ， 在 区域 中排名 第 1、 2名 ， 体现了光伏领跑者项目的示范领跑作用 。 2号项目设计亮点 部分第 以吉电股份光伏领跑者电站 2号 项目为例，对设计环节中的经验 成果进行分享。 第二部分 设计亮点 一 智能化 、 创新型 系统 设计 ，领跑示范效应 大规模采用 华为 组串式逆变器 ，提高发电效率 二 三 大规模采用平单轴跟踪支架 技术，提高发电能力 四 采用 多种高效组件 ，发电能力实证对比 五 先进 的 安全运维设计， 故障处理 安全高效 第二部分 设计亮点 智能化、 创新型 系统 设计 ，具有领跑示范效应一 本项目科学设计系统方案 ， 优化单元方阵容量 、 阵列间距布置 、 容配比 ， 降低单位投资 ， 提高设备利用率 ， 提高发电能力 。  80%容量采用 多种类型 双面双玻组件 ， 配平单轴跟踪式支架 、 华为 75kW/100kW组串式逆变器； 20%容量采用高效 PERC单晶 P型 310Wp单面 组件 ， 配固定支架 、 2.5MW上能 箱逆变一体机 。  采用 12MW先进的 1500V示范方阵 ， 降耗增效 。  采用华为智能站控系统 ， 实现智能高效分析运维 ， 其中智能 IV扫 描诊断功能 ， 快速发现设备故障 ， 对比分析发电效果 ， 优化运维方式；  采用了无人机智能巡检系统 ， 对发电设备进行高效巡检 、 大数据 智能化分析；为确保项目长期运营能力 ， 预留了光伏储能接口 。 第二部分 设计亮点 本项目在整体系统设计上采用了国内先进的 光伏技术 ， 控制系统 、 组件 、 逆变器 、 支架 、 箱变设备等都采用国内一流厂家的产品和先进 技术 ， 系统效率达到 92.09%。 采用了 5种组件 、 3种逆变器 、 2种支架 ， 形 式多样 ， 新技术对比应用； P型组件 310Wp、 370Wp均采用 PERC技术 ， 2MW 异质结 、 2MW N型双面双玻高效组件示范方阵 ， 5种组件转化效率 18.8%-19.26%， 提升发电能力； 逆变器最大效率均达到为 99%， 并具备抗 PID 模块以及组串级 IV曲线智能检测功能 。 平单轴跟踪支架采光好 ， 发电量提升明显 。 智能 站控 IV扫 描诊 断 5种 高 效组 件 平单 轴支 架 组串 式逆 变器 1500 V示 范系 统 无人 机巡 检 华氏 箱变 第二部分 设计亮点 1500V系统作为未来光伏电站的发展方向 ， 增效降耗优势明显 。 本项目 创新应用了 12MW容量的 1500V系统方阵 ， 开辟先进技术试验区 ， 使用了 1500V电压等级逆变器 、 箱变等设备 ， 1500V系统交 、 直流侧电压均提升 ， 降低系统损耗和设备造价 ， 提升系统效率 ， 发电量提升明显 ， 符合今后发 展趋势 ， 为大面积推广积累经验 。  设计上创新示范应用 1500V系统，降低损耗，提升系统效率 第二部分 设计亮点 1-10月份，光伏 1-34区直流电压 1000V逆变器单位容量发电量为 145.65万 kW•h， 35-40区直流电压 1500V逆变器单位容量发电量为 153.93万 kW•h，直流电压 1500V 逆变器较直流电压 1000V逆变器 发电量增加 5.68%。 第二部分 设计亮点 大规模采用平单轴跟踪支架，提高发电能力二 01 大规模采用平单轴跟踪支架，提高发电量效果明显 平单轴支架抗风能力设计，有效抵御北方大风气候 02 04 发表论文，总结平单轴跟踪支架设计应用成果 采用平单轴逆跟踪技术，消除组件遮挡，提升发电量 03 第二部分 设计亮点 为了提升系统效率和经济效益，本项目在北方首次大规模采用平单轴跟踪支 架方式，达到 80%容量规模。并且为了弥补平单轴支架冬季发电量的不足，配以 20%的固定支架，达到互补的效果。 平单轴支架实时跟踪太阳，对应太阳最佳入射角，发电量提升效果好。同时 采用钢支架与铝合金支架结合，性能优良、美观大方、减轻支架重量。 01 大规模采用平单轴跟踪支架，提高发电量效果明显 第二部分 设计亮点 2019年 4月 15日本项目平 单轴支架与其他项目固定支 架日发电功率曲线对比，可 以看出，单日各时间段，平 单轴支架发电功率均高于固 定支架，全天发电量提高 20%以上。 平单轴支架（红色）单日发电 量高于固定支架（黄色和蓝 色） 第二部分 设计亮点 从本图可以看 出，本项目平单轴 支架方阵（前 2 个）与固定倾角支 架方阵（后 8个） 对比，可利用小时 数高出约 15-20%。 说明平单轴跟踪支 架比固定倾角支架 的发电量提升效果 明显。 平单轴支架方阵（前 2个）与固定支架方阵（后 8个）可利用小时数对比 第二部分 设计亮点 设计考虑缩短前后排支架间距 ， 减少占地面积 ， 考虑早上 、 晚 上时间段各组平单轴支架组件存在遮挡的问题 ， 采用平单轴跟踪 支架的逆跟踪技术 。 采用平单轴逆跟踪技术，消除组件遮挡，提升发电量02 第二部分 设计亮点 通过合理计算前后排 支架的间距 ， 使两排间 无阴影遮挡 ， 可大幅延 长光照时间 ， 通常晴天 时候逆跟踪的日发电量 能超出无逆跟踪 5-10%左 右 ， 光资源充分利用 ， 提高了收益率 。 有逆跟踪（蓝色）比无逆跟踪 （红色）发电量提升 5-10% 第二部分 设计亮点 本光伏电站是北方首次大规模采用平单轴跟踪支架 ， 白城地区风 资源丰富 ， 大风天气较多 ， 本电站地区平均风速为 2.9m/s， 最大风速 为 24m/s， 极大风速 30.1m/s， 主导风向为北风 。 大风对平单轴跟踪支 架有很大影响 ， 可能造成支架及组件变形及损坏 ， 因此需要重点考虑 平单轴支架的抗风能力 ， 以满足安全稳定运行的要求 。 我们根据光伏 电站场区实际情况 ， 包括地理位置 、 方阵布置 、 风力状况 、 平单轴支 架形式等 ， 对平单轴支架抗风方式进行优化设计 。 平单轴支架抗风能力设计，有效抵御北方大风气候03 第二部分 设计亮点 光伏电站四周受风力最大 ， 风力到中间部位时 ， 已经受子阵阻挡 而减弱 ， 所以四周子阵防风措施设计要高于中间子阵 。 所以大风保护 动作值外低内高 ， 同时外围三排支架带有抗风角度 。 当风速达到大风 保护动作值后 ， 启动大风保护程序使跟踪支架放平来规避大风带来的 风险 。 当组件面是放平状态时 ， 受风面积很小 ， 有利于支架抗风 。 对 于电站四周外围组件 ， 大风保护角度设计迎风度角 ， 更加能够增强抗 风能力 。 大风 第二部分 设计亮点 在优化风速定值的 同时 ， 对四周围栏处方阵进行 加强设计 ， 在外 侧方阵 7根立柱上都增加阻尼器数量 ， 以 增强抗风能力 。 同时开展了缩 比例风洞试验 ， 校核其安全设计 。 第二部分 设计亮点 通过 本光伏电站平单轴 跟踪技术的应用 ， 我们进行 总结 分析 ， 发表论文 ， 探讨 北方高纬度地区光伏电站大 规模应用平单轴跟踪支架应 用技术前景 。 发表在中国电 力企业联合会第三届光伏电 站优化设计与运行维护专题 交流会议论文集上 ， 获优秀 论文二等奖 。 04 发表论文，总结平单轴跟踪支架设计应用成果 第二部分 设计亮点 采用 多种高效组件，发电能力实证对比三 本项目采用单晶 P型 、 N 型 、 异 质结等 5种类型组件 ， 包括亿晶单晶 P型 PEKE 310W单面组件 ， 亿晶单晶 P 型 PEKE 375W（ 半片技术 ） 双面双玻 组件 ， 晶澳单晶 P型 PEKE 370W双面 双玻组件 ， 锦州阳光 N型 370W双面双 玻组件 ， 中智电力异质结 320W双面 双玻组件 。 特别是 N型和异质结组件 性能指标更优 ， 转换效率高 ， 衰减 率小 ， 处于国内领先水平 。 2019年 1-10月份 5种组件之间单位容量发电量对比 组件类型 单位容量发电量（万 kw.h/MW） 发电量排名 异质结双面双 玻 320W平单 159.51 1 N型双面双波 370W平单 154.79 2 P型双面双波 370W平单 146.94 3 P型双面双波 375W平单 145.79 4 P型单晶单面 310W固定 133.45 5 第二部分 设计亮点 2019年 1-10月份 5种组件之间单 位容量发电量百分比以 P型单面 310W+ 固定支架为基准， 其他四种形式的 双 面双玻 组件 +平单轴 跟踪支架 发电量高 于 P型单面 310W+固 定支架，幅度在 9.25%-19.53%之 间。 第二部分 设计亮点 大规模采用华为组串式逆变器，灵活高效，提升发电量四 本项目共采用了 3种 型号逆变器 ， 包括 2种组 串式逆变器 ， 1种集中式 逆变器 。 采用华为 75kW、 100kW组串式逆变器；双 面组件平单轴配备组串 式逆变器 ， 单面组件固 定支架配集中式逆变器 。 第二部分 设计亮点 80%容量采用了华为组串式逆变 器 ， 发电增效优势明显 。 采用多路 MPPT， 使组件与逆变器匹配合理 ， 减小系统发电量损失 。 具备组串级 IV曲线智能检测功能 ， 精确检测组 件缺陷 。 数量多 ， 容量小 ， 运维灵 活性高 ， 故障影响面小 。 运维人员 使用手机 APP软件可以查看设备运行 参数情况 ， 包括日发电量 、 累计发 电量 、 电流 、 电压 、 功率等参数 ， 运行检查方便高效 。 第二部分 设计亮点 先进的安全运维设计，安全方便运维，故障处理安全高效五 01 采用华氏箱变，高压侧独立开关柜，安全快速处理故障 采用电缆中间连接箱，防水防潮，检修维护及故障处理方便 02 采用箱逆变高平台，防水防潮，检修维护及故障处理方便 03 第二部分 设计亮点 传统光伏电站 多 采用美式箱变 ， 高压侧没有 独立的开关柜 ， 集电线路电缆直接连接到变压器 高压侧套管上 。 箱变和集电线路没有明显的断开 点 ， 箱变发生故障处理需要将整条集电线路停电 ， 停电范围大 ， 发电量损失大 ， 运行操作量大 。 同 时高压侧没有接地刀闸作为故障处理的安全措施 ， 工作安全隐患大 ， 易发生人员触电风险 。 01 采用华氏箱变，高压侧独立开关柜，安全快速处理故障 第二部分 设计亮点 本项目采用的华式箱变 ， 高压 侧带有单独的隔离开关柜 ， 柜内有 负荷开关 、 隔离刀闸 、 熔断器 、 接 地刀闸等 。 负荷开关能远方或就地 分 、 合闸操作；隔离刀闸在故障处 理时作为箱变和集电线路之间的明 显断开点 ， 箱变故障处理不用将整 条集电线路停电 ， 停电范围小 ， 发 电量损失少 ， 运行操作量少 。 接地 刀闸作为故障处理的接地安全措施 ， 保证了工作人员的人身安全 。 箱变高压侧带有单独的隔离开关柜