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中电投黄河公司在光伏发电领域的成功实践
日期:2015-03-31   [复制链接]
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3月30日,中电投黄河公司智能光伏电站建设成果发布会在西宁成功举办,向世人展现出以水电开发著称的中电投黄河在光伏发电领域取得的成果。来自于国内外30多家媒体和200多位嘉宾现场分享了业界最先进的智能光伏电站多项领先的技术创新成果。


黄河水电,昔日这个曾以开发黄河上游水电资源著称的电力企业,拥有龙羊峡、拉西瓦、公伯峡等16座大中型水电站,正在开发建设羊曲、茨哈峡等黄河龙羊峡以上河段梯级电站及青海通天河、黑河等梯级水电项目。多年来,中电投黄河公司所属的各大梯级水电站均在西北电网承担着重要的调频、调峰作用。目前,公司水电装机容量1264.04万千瓦,全部为清洁能源。拥有25座光伏电站,总装机容量162.01万千瓦,占中电投集团光伏装机的43.55%,占全国光伏装机的6.929%。

2014年12月27日,由中电投黄河公司建设的格尔木三期200兆瓦智能光伏电站全部投产发电;2014年12月31日,拉西瓦12兆瓦智能光伏电站全部投产发电。公司两座智能光伏电站的相继建成,使得黄河公司不仅光伏电站开发规模位于世界第一,也引领了太阳能发电行业的科技创新和技术发展,为我国乃至世界光伏电站建设、运营提供了经验。

光伏发电领域的成功实践

中电投黄河公司在青海西宁建成2500吨多晶硅项目,成为国内第一家半导体级一等品的多晶硅材料制造企业;在西宁开工建设400兆瓦切片项目;在西安、西宁两地建成太阳能电池400兆瓦及组件300兆瓦生产线项目;经过多年的发展,公司目前拥有世界上单体最大的格尔木500兆瓦光伏电站和更大规模的龙羊峡水光互补850兆瓦项目,是国内唯一一条形成从多晶硅—切片--电池及组件--光伏电站发电的光伏上下游完整产业链。

对光伏产业链上每一道工序的“精工细作”,让黄河公司在光伏产业领域对电池组件品质有了更加深刻的认识,从源头杜绝了不合格的产品用于光伏电站建设。

中电投黄河公司在青海共和光伏产业园区建设全球最大的水光互补光伏电站——龙羊峡水光互补850兆瓦并网光伏电站项目。龙羊峡水光互补光伏电站通过水电站调节后,将人们认为不太友好的光伏发电,转换为安全、稳定的优质电源,提高了光伏发电电能质量,较好地实现了水力发电和光伏发电快速补偿的功能,减少了电力系统为吸纳独立光伏电站发电所需的旋转备用容量,在不影响龙羊峡水电站发电效益基础上,提高了光伏发电电能质量,提高了电网的经济性、安全性和稳定性。龙羊峡水光互补的协调运行解决了光伏发电的安全并网问题,填补了国际大规模水光互补关键技术的空白,处于国际领先地位,为我国清洁能源提供了互补的新型发展模式。

中电投黄河公司着力建设生态光伏,开创光伏产业带动生态建设的先河。青藏高原环境脆弱,光伏电站多建在戈壁、沙漠等闲置土地,黄河公司在发展光伏产业的同时,把生态保护融入其中,打造生态光伏产业,在光伏电站种植牧草,此举不仅能够修护生态,还能起到防风固沙的作用,有利于环境和气候的改善。公司在共和光伏电站种植披碱草、固沙草、针茅等荒漠化草原植被,在和格尔木高原砾石戈壁地带的光伏电站种植经济灌木黑果枸杞。这一举措不仅推动了土地资源高效利用,而且能在一定程度上改善水土流失和涵养水源。植被形成的绿色屏障还能改善光伏电站周边环境,降低风沙对光伏电站发电量造成的损失,使得光伏产业带动生态建设。


光伏电站的“智能化”升级

中电投黄河公司光伏电站面积大、自然环境和生活环境恶劣、光伏电站运维人员少等因素,给电站安全可靠运维带来一定困难。针对光伏电站规模化发展阶段的建设和运维中所存在的一系列问题,黄河水电携手华为将数字信息技术、互联网技术与光伏发电技术相融合,打造的智能光伏电站,显著提升发电量和光伏电站的运营管理效率。

中电投黄河公司在全球率先建成的格尔木、拉西瓦两座智能光伏电站采用了领先的光伏专用4G无线系统,使宽带无线信号覆盖整个电站,为智能光伏电站实现“集中运行,远程诊断,实时维护”提供信息高速公路的支撑,改变了传统光伏电站传统运维模式,是真正适应超大规模光伏电站管理模式的重大创新。

集中运行。利用4G无线通信、蓝牙、PLC电力载波等通讯技术,将智能手持终端、手机APP软件、智能巡检无人机与系统无缝融合,实现信息传输、数据分析、改变以往单电站运维模式,节约人力成本、提高生产管理效率。例如,黄河公司拉西瓦12兆瓦光伏电站,运行每值最少3人,实行3班倒,最少运行人员就有12人,还不包括维护人员。100兆瓦以上运行人员更多,黄河公司25座光伏电站,按传统的光伏电站,仅运行人员最少就要300人以上,这样一来要实现光伏电站稳定运营光人工成本这部分的费用就很大。

智能光伏电站采用集中运行,是利用视频对电站周边及电站内设备进行监控,将实时性、固定视频监控和多媒体调度平台相结合,固定视频监控的图像可以实时转发到手持终端上,巡检人员可以随时随地查看任何一个摄像头所在的区域,达到了快速、无死角监控,实现了光伏电站“无人值班、少人值守”的创新运行管理模式,进一步降低人工成本。光伏电站的“智能化”升级,让电站运维变得更加安全、简单和快捷,实现电站移动化运维。

远程诊断。智能光伏电站通过无线宽带集群和多媒体运维系统,对故障精确定位到每个组串,降低现场故障诊断难度,生产运行和维护巡检更加便捷;实现技术资源共享,用实时的视频和语音通讯,专家远程协助,提供“一站式”权威、安全、准确的技术支持,解放生产力,提高现场运维效率。如中电投黄河公司龙羊峡水光互补光伏电站一个子阵,共计4480块光伏组件,电站的光伏组串出现故障或者遮挡等异常情况,通过人为来一项一项排查,耗时耗力的同时,也很难在短时间内找到故障点,为电站运维带来困难。智能光伏电站采用无线4G网络监控系统,通过快速故障定位、缺陷智能处理等功能,实现了智能运维,年平均故障次数少30%,系统故障对发电量的影响只有传统方案的十分之一,质保期外的维护成本只有传统方案的五分之一。

智能光伏电站还借助空中盘旋的无人机,通过红外成像技术观察电站运维情况。可让工作人员走到哪里都可以随时随地跟踪查看电站发电、运行、管理情况,查找故障源头,全面、准确、及时判别设备故障,提高了监测能力,降低了巡检强度,电站设备的可靠性大幅提高,大大增加了发电量。

实时维护。智能光伏电站将监控系统、生产管理系统、安防系统、光功率预测系统等多套系统进行一体化管理,可通过实时数据对比和分析,判断当前光伏组串的工作情况,并传输至中控室宽带基站,瞬间判断发出告警提醒运维人员检修,实现了缺陷智能过滤,提高了运维效率。基于智能监控和远程诊断,电站的实时维护变得少等待、易执行,快速解决故障。

中电投黄河公司拥有光伏电站25座,遍布陕甘宁青四省区,且光伏电站点多面广、设备分散,巡检工作量大、故障排查效率低、无法准确及时对比分析电站技术指标,给电站安全生产管理带来困难。电站规模越来越大,对于百兆瓦级的光伏电站而言,电站有40万块组件,长期运行中,可能会有热斑、隐裂等现象,靠人工很难排查。以龙羊峡水光互补850兆瓦为例,组件374万块,汇流箱10200台,逆变器1700台集中逆变器,箱变880多台,采集的点数200多万个,如此多的设备给安全生产管理带来挑战。按照常规的巡检方式,2人每日才能巡检12个子阵,工作量极大。

智能光伏电站可以实现借助搭载GPS、红外成像和无线传输设备的无人机,根据设置好的路径准确飞行,对组件进行热成像扫描,从而精确定位有热斑、隐裂等故障的组件,结合图像分析和专家诊断,全面、精准、及时判别设备故障,实现快速更换。降低了巡检强度,电站设备的可靠性大幅提高,保障电站时刻工作在最佳状态。


光伏发电的“大数据”时代

电站智能化、网络化是发展趋势。“互联网+光伏”成为“互联网+”战略在光伏领域的具体实践。目前,中电投黄河公司已经建成全球最大的智能光伏电站大数据应用中心。

自2013年,中电投黄河公司在业界率先使用“互联网+光伏”大规模应用,成为是我国光伏电站数字化、智能化统一管理的首个科技平台,正在引领全球光伏电站建站和运营管理新模式。

中电投黄河公司格尔木光伏电站一期200兆瓦工程为当时世界单体最大的光伏电站,共有192个子阵,9种电池组件816612块、6种汇流箱3072台、9种逆变器384台、4种箱式升压变192台、直流汇流支路约5万条,采集的信息量多达约16万点,如此多的设备给安全生产管理带来挑战。按照常规的巡检方式,2人每日才能巡检12个子阵,工作量极大。黄河公司通过“互联网+光伏”系统的成功应用和采集海量数据,实时掌握电站设备运行情况,并能分析对比数据,查找故障源头,全面、准确、及时判别设备故障,提高了监测能力,降低了巡检强度。

目前,中电投黄河公司已将12个光伏电站和茶卡、景泰、李家梁3个风电场的生产实时数据汇总至公司西宁集控中心,将管辖范围内多个电站统一在一个平台上运行,实现光伏电站智能数字化,实现电站之间技术数据、经济指标的综合对比分析、备品备件的统一管理、生产运行管理的资源共享。

值得一提的是中电投黄河公司运用数据实时采集、云存储和在线专家分析系统,电站可自动体检,给出最优维护建议,如清洗建议、部件更换和维护建议等,实现光伏电站有效运维。

 智能光伏引领未来

光伏电站智能化,网络化是未来的必然趋势。未来,中电投黄河公司将继续坚持“科技引领”的理念,积极开拓新能源研究领域,不断丰富光伏产业科研成果,继续开展水电集群与水光互补、光伏电站系统效率提升、100兆瓦实验基地等多个课题研究,为我国乃至世界光伏电站建设、运营提供实践经验。

水电集群与水光互补研究。公司基于850兆瓦龙羊峡水光互补项目研究及成功运营,在黄河上游茨哈到羊曲河段建设茨哈(260万千瓦)、班多(36万千瓦)、羊曲(120万千瓦)三个水电站,总装机容量416万千瓦。规划在羊曲水电站附近的塔拉滩上建设400万千瓦的光伏项目,全部通过规划建设的750kV汇集站(4×210万千瓦主变)打捆送出。充分利用龙羊水光互补项目取得的经验、研究成果,开展更大规模的水电集群与光伏互补研究。

光伏电站系统效率提升研究。目前国内并网光伏电站系统整体效率最高仅达到80%,从影响并网光伏发电系统效率的各个因素包括设备性能(电池片、电池组件、电站设计、建设、运行管理等过程)入手,分析影响系统效率关键因素的机理,同时开展该因素的测试方法和数据处理分析方法的研究,并依托已建成的并网光伏电站开展系统效率检测,得到一套并网光伏电站系统效率评价标准,指导电站后期系统效率检测,优化电站设计方案,提升电站整体转化效率,实现光伏电站的平价上网,能源建设的可持续发展。

100兆瓦实验基地研究。正在建设的100兆瓦并网光伏发电工程实证基地,被列为国家“863计划”“大型并网光伏电站关键技术研究与设备研制”重大课题。实验基地主要由太阳电池组件实验区、逆变器实验区、组件支架实验区和设计对比实验区等七个实验区域组成,建成后,将为中国光伏产业提供一个大规模同台实证试验平台。

智能光伏电站的建成运维和“互联网+光伏”成功应用,正在引领全球光伏电站建站和运营管理新模式。回望黄河公司光伏产业发展之路,无论是新理念的创新、新产品的应用,还是新技术的研发,都为我国光伏产业健康发展和光伏电站平价上网做出了积极实践。
 
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来源:青海新闻网
 
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