青海，素有“陽(yáng)光地帶”之稱(chēng)，光照資源豐富，年平均總輻射量為5500～7400MJ/㎡，僅次于西藏，居中國(guó)第二位。依托于青海得天獨(dú)厚的自然資源優(yōu)勢(shì)，青海省建設(shè)海南藏族自治州國(guó)家可持續(xù)發(fā)展議程創(chuàng)新示范區(qū)（簡(jiǎn)稱(chēng)海南州創(chuàng)新示范區(qū)）聚力高原清潔能源持續(xù)綜合利用，堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為支撐，打造黃河水電共和百兆瓦實(shí)證試驗(yàn)基地，致力于探索光伏技術(shù)創(chuàng)新、提高可再生能源利用效率，同時(shí)促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。這一創(chuàng)新將光伏能源與可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)、“雙碳”目標(biāo)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)創(chuàng)新和示范效應(yīng)，其成果及經(jīng)驗(yàn)將為青藏高原乃至世界同類(lèi)地區(qū)探索可再生能源利用、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展提供參考和范本。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)：發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，探索光伏技術(shù)的前沿應(yīng)用

在全球應(yīng)對(duì)氣候變化、推進(jìn)實(shí)現(xiàn)碳中和的趨勢(shì)之下，光伏能源作為清潔、可再生的能源形式，已經(jīng)成為全球能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分。海南州創(chuàng)新示范區(qū)以“江河源區(qū)生態(tài)保護(hù)與高質(zhì)量發(fā)展”為主題，立足資源優(yōu)勢(shì)、區(qū)位優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，圍繞“生態(tài)本底脆弱與生態(tài)保護(hù)戰(zhàn)略需求矛盾突出、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱與民生持續(xù)改善需求矛盾突出”兩個(gè)瓶頸問(wèn)題，重點(diǎn)實(shí)施推進(jìn)新型清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，建設(shè)美麗新海南。

青海省海南藏族自治州共和地區(qū)是世界第三極青藏高原，光資源非常豐富，但是環(huán)境非常脆弱。在建設(shè)光伏電站過(guò)程中面臨各種設(shè)備在高原環(huán)境下的適應(yīng)性、各地區(qū)廠家制造設(shè)備之間的匹配性及建設(shè)電站對(duì)環(huán)境的影響因素等問(wèn)題。近幾年，雖然我國(guó)光伏電站開(kāi)發(fā)建設(shè)速度較快，但相關(guān)的技術(shù)研究仍顯不足。一方面，對(duì)于快速發(fā)展的新型設(shè)備和材料，都是采用實(shí)驗(yàn)室分析評(píng)估，缺乏戶(hù)外實(shí)證測(cè)試分析手段和方法；另一方面，太陽(yáng)能光伏電站關(guān)鍵設(shè)備在線運(yùn)行檢測(cè)、測(cè)量所需的儀器、方法、精度等與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，對(duì)于已建成的大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能評(píng)估方法、測(cè)量設(shè)備精度、設(shè)備布置方案等均不成熟，數(shù)據(jù)對(duì)比分析、實(shí)際運(yùn)行性能評(píng)估方法單一，無(wú)法對(duì)已建成的光伏電站進(jìn)行有效評(píng)估。

面對(duì)光伏行業(yè)發(fā)展的技術(shù)問(wèn)題，考慮光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，國(guó)家電投集團(tuán)黃河公司經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研論證，最終選擇在青海省共和縣建設(shè)百兆瓦容量的、具備試驗(yàn)功能的太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地。在此背景下，黃河水電共和百兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地應(yīng)運(yùn)而生，旨在探索光伏技術(shù)的前沿應(yīng)用，提高能源利用效率，促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

探索與創(chuàng)新：打造海南州“光伏產(chǎn)業(yè)”亮麗名片

1.技術(shù)創(chuàng)新理念：助力發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電最為適宜的技術(shù)

黃河水電共和實(shí)證試驗(yàn)100MWp光伏電站，位于青海省海南州共和縣光伏發(fā)電園區(qū)內(nèi)，屬于高海拔、寒溫Ⅱ典型氣候區(qū)?；赜?016年6月全容量并網(wǎng)，共設(shè)計(jì)148種實(shí)證實(shí)驗(yàn)方案，包含組件實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)、逆變器實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)、支架實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)、設(shè)計(jì)實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)、綜合實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)、儲(chǔ)能實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)等6個(gè)實(shí)證實(shí)驗(yàn)區(qū)。囊括國(guó)內(nèi)外當(dāng)時(shí)光伏知名制造商、組件、逆變器等，涵蓋國(guó)內(nèi)外多種最先進(jìn)的技術(shù)，選用26種組件、21種逆變器、17種支架、30種設(shè)計(jì)理念、15種新設(shè)備、30種新材料以及5個(gè)廠家4種電池儲(chǔ)能技術(shù)，在實(shí)證試驗(yàn)基地內(nèi)規(guī)劃了三個(gè)環(huán)境氣象站，這三個(gè)環(huán)境氣象站主要是對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、空氣的濕度、降雨、土壤的成分、植被等進(jìn)行研究。

黃河水電共和實(shí)證試驗(yàn)100MWp光伏電站的主要功能是為影響并網(wǎng)光伏電站發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的太陽(yáng)能電池組件、逆變器等關(guān)鍵設(shè)備以及組件和支架安裝方式進(jìn)行實(shí)證研究，為太陽(yáng)能光伏發(fā)電行業(yè)從設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等各方面的規(guī)程規(guī)范制定提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)支持，促進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的改進(jìn)提升和市場(chǎng)的應(yīng)用推廣，促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目采用最為適宜的技術(shù)，為中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)提供服務(wù)。

實(shí)證試驗(yàn)平臺(tái)通過(guò)實(shí)時(shí)在線測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展光伏、儲(chǔ)能主要產(chǎn)品戶(hù)外性能實(shí)證實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室不能完全模擬戶(hù)外環(huán)境的不足，揭示在真實(shí)運(yùn)行環(huán)境下不同材料、不同結(jié)構(gòu)、不同技術(shù)產(chǎn)品的性能，反映在不同應(yīng)用場(chǎng)景下發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力、性能衰減、耐候性及可靠性，為新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料的推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐和行業(yè)引導(dǎo)；通過(guò)系統(tǒng)戶(hù)外實(shí)證測(cè)試，分析設(shè)備匹配之間的問(wèn)題，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展；提出系統(tǒng)效率最高、度電成本最低的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，建立不同產(chǎn)品戶(hù)外實(shí)證應(yīng)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.光伏技術(shù)實(shí)驗(yàn)：為中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)提供大規(guī)模同臺(tái)實(shí)證試驗(yàn)平臺(tái)

黃河水電共和實(shí)證試驗(yàn)100MWp光伏電站，被列為國(guó)家“863計(jì)劃”“大型并網(wǎng)光伏電站關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)備研制”重大課題。試驗(yàn)基地主要由電池組件對(duì)比區(qū)、逆變器對(duì)比區(qū)、運(yùn)行方式對(duì)比區(qū)、設(shè)計(jì)對(duì)比區(qū)和綜合對(duì)比區(qū)等5個(gè)試驗(yàn)區(qū)域組成。通過(guò)數(shù)據(jù)研究分析成果，指導(dǎo)電池、組件、逆變器等關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)方向，為大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站的布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)向全社會(huì)共享數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析成果，為國(guó)家和地方產(chǎn)業(yè)政策制定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將為中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)提供一個(gè)大規(guī)模同臺(tái)實(shí)證試驗(yàn)平臺(tái)。

實(shí)證試驗(yàn)平臺(tái)建立了一套實(shí)時(shí)在線測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展光伏、儲(chǔ)能主要產(chǎn)品戶(hù)外性能實(shí)證試驗(yàn)測(cè)試研究，彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室不能完全模擬戶(hù)外環(huán)境的不足，揭示真實(shí)運(yùn)行環(huán)境下不同材料、不同結(jié)構(gòu)、不同技術(shù)產(chǎn)品性能，反映不同應(yīng)用場(chǎng)景下發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力、性能衰減、耐候性及可靠性，為新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料的推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐和行業(yè)引導(dǎo)，促進(jìn)產(chǎn)品迭代升級(jí)；通過(guò)系統(tǒng)戶(hù)外實(shí)證測(cè)試，分析設(shè)備匹配之間的問(wèn)題，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展；提出系統(tǒng)效率最高、度電成本最低的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，建立不同產(chǎn)品戶(hù)外實(shí)證應(yīng)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

實(shí)證試驗(yàn)基地搭載的實(shí)時(shí)在線測(cè)試分析系統(tǒng)可分析出具報(bào)告，可客觀反應(yīng)不同產(chǎn)品、不同系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行工況下的性能，數(shù)據(jù)可支撐同典型氣候光伏電站設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，保障光伏電站設(shè)備運(yùn)行的可靠性及最優(yōu)的設(shè)計(jì)，降低運(yùn)行成本，提高光伏電站發(fā)電量及收益。

黃河水電共和實(shí)證試驗(yàn)100MWp光伏電站實(shí)證基地是品種最全、方案最多的戶(hù)外檢測(cè)實(shí)證平臺(tái)，148 種光伏主流技術(shù)及產(chǎn)品同臺(tái)對(duì)比，總裝機(jī) 14.3萬(wàn)千瓦。設(shè)有組件對(duì)比、逆變器對(duì)比、支架對(duì)比、設(shè)計(jì)對(duì)比、綜合對(duì)比、儲(chǔ)能對(duì)比 6 個(gè)試驗(yàn)區(qū)，組件、逆變器2 個(gè)室內(nèi)外測(cè)試平臺(tái)。系統(tǒng)建設(shè)海量、實(shí)時(shí)、多維度的大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。安裝了5000多臺(tái)在線測(cè)試設(shè)備，采集資源、環(huán)境、電性能、機(jī)械性能等7大類(lèi)19種測(cè)試數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)采集頻次秒級(jí)，采集數(shù)據(jù)點(diǎn)超過(guò) 15 萬(wàn)點(diǎn)。每天采集數(shù)據(jù)量超過(guò)150GB。對(duì)數(shù)據(jù)處理采用數(shù)據(jù)湖技術(shù)，建立輻照、溫度、光譜、反射率、衰減等40多種影響組件、逆變器、支架等產(chǎn)品性能的分析模型。

平臺(tái)建立了多種分析報(bào)表，開(kāi)展不同產(chǎn)品同一環(huán)境影響下分析對(duì)比，為電站產(chǎn)品的研發(fā)提供戶(hù)外實(shí)證數(shù)據(jù)支撐；對(duì)各類(lèi)光伏、光儲(chǔ)電站集成系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行多維度數(shù)據(jù)分析，為光伏、光儲(chǔ)電站系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、設(shè)備最優(yōu)配置提供戶(hù)外實(shí)證數(shù)據(jù)支撐。

項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了一套實(shí)時(shí)在線測(cè)試分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光伏電站全要素、全過(guò)程、全生命周期數(shù)據(jù)分析、生成報(bào)告，深入挖掘光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，一是指導(dǎo)光伏電站產(chǎn)品選型和設(shè)計(jì)；二是可為光伏電站運(yùn)維、提質(zhì)增效等提供數(shù)據(jù)支撐；三是可為數(shù)字化光伏電站建設(shè)提供數(shù)據(jù)模型。

成效與啟示：為未來(lái)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)提供有力支撐

亮點(diǎn)一：“百兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地是全球唯一一個(gè)最大規(guī)模的太陽(yáng)能發(fā)電綜合技術(shù)的實(shí)證試驗(yàn)基地，不僅對(duì)整個(gè)太陽(yáng)能光伏電站各種技術(shù)進(jìn)行實(shí)際考證，甚至為中國(guó)乃至全球太陽(yáng)能領(lǐng)域的發(fā)展都將作出重要的貢獻(xiàn)。”2017年6月27日至28日，由國(guó)家電投集團(tuán)黃河公司承擔(dān)的青海省重大科技專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目“太陽(yáng)能光伏發(fā)電試驗(yàn)基地”通過(guò)青海省科技廳組織的成果評(píng)價(jià)和驗(yàn)收鑒定，百兆瓦國(guó)家級(jí)太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地總裝機(jī)容量143兆瓦，由6個(gè)試驗(yàn)區(qū)和2個(gè)測(cè)試平臺(tái)組成，設(shè)兩座35千伏匯集站。將試驗(yàn)區(qū)發(fā)出的電能進(jìn)行匯集后經(jīng)35千伏架空線接入已建設(shè)的330千伏升壓站。

亮點(diǎn)二：實(shí)證試驗(yàn)基地將諸多的光伏設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，為光伏發(fā)電設(shè)備提供專(zhuān)業(yè)的野外測(cè)試、檢驗(yàn)及實(shí)證對(duì)比平臺(tái)。在資源和氣象環(huán)境完全相同的條件下進(jìn)行長(zhǎng)期試驗(yàn)檢測(cè)，對(duì)各種類(lèi)型的產(chǎn)品、設(shè)備技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)比研究，為太陽(yáng)能光伏發(fā)電行業(yè)從設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)、投資等方面提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)支持；開(kāi)展光伏試驗(yàn)示范與技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的改進(jìn)提升和市場(chǎng)應(yīng)用推廣；為光伏行業(yè)設(shè)計(jì)、設(shè)備研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定、生產(chǎn)運(yùn)行管理、投資效益分析研究等提供實(shí)證平臺(tái)，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)、指導(dǎo)設(shè)備選型、提高系統(tǒng)效率、降低投資成本，為最終實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)提供技術(shù)支撐。

亮點(diǎn)三：百兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)證基地是目前國(guó)內(nèi)最大的一個(gè)光伏戶(hù)外測(cè)試對(duì)比平臺(tái)，可謂是我國(guó)光伏發(fā)電的“百科全書(shū)”。更重要的是，這里采用的是德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所負(fù)責(zé)測(cè)試對(duì)比分析系統(tǒng)方案，獲得的數(shù)據(jù)非常有研究?jī)r(jià)值和說(shuō)服力，可以為下一步的技術(shù)創(chuàng)新提供重要參考，也為下一步青海光伏產(chǎn)業(yè)與國(guó)際開(kāi)展合作交流搭建了平臺(tái)。

亮點(diǎn)四：智能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，創(chuàng)新科技引領(lǐng)。百兆瓦光伏電站的數(shù)據(jù)對(duì)比分析、性能評(píng)估方法，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，氣象系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，解決了目前百兆瓦光伏電站組件及組串級(jí)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)難題；并在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用了諸多新型設(shè)備，解決了設(shè)備的施工和運(yùn)維難題，編制了施工工藝標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)；首次采用了諸多新的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方案，如“平單軸+雙面”組件、子陣布置屋頂設(shè)計(jì)等，解決了設(shè)計(jì)帶來(lái)的各設(shè)備之間的匹配問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

光伏百兆瓦實(shí)證試驗(yàn)基地以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，成功地將光伏技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)相結(jié)合，取得了顯著的成就。這一模式為其他地區(qū)提供了有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒，推動(dòng)了光伏技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，同時(shí)促進(jìn)了海南州社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。這一成功案例表明，光伏能源在可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，為未來(lái)的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力支持。

光伏百兆瓦實(shí)證試驗(yàn)基地，既是國(guó)家級(jí)的實(shí)證試驗(yàn)基地，同時(shí)也是光伏領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，其所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和成果將對(duì)我國(guó)光伏建設(shè)從設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維到科研都將有指導(dǎo)意義。

本文通訊員：楊迪?? 蔡虎年?? 劉思靜?? 劉廣?? 王志宏

供稿｜海南州發(fā)展和改革委員會(huì) 海南州科學(xué)技術(shù)局