龍羊峽“水光互補(bǔ)”并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目的探討

王瑛

摘要：水光互補(bǔ)項(xiàng)目，是利用水輪發(fā)電機(jī)組的快速調(diào)節(jié)能力調(diào)節(jié)光伏電站的有功出力，達(dá)到平滑發(fā)電曲線，提高光伏發(fā)電電能質(zhì)量的目的。通過(guò)水光互補(bǔ)項(xiàng)目建設(shè)，為清潔能源提供了互補(bǔ)的新型發(fā)展模式，不僅優(yōu)化了光伏發(fā)電電能質(zhì)量，而且解決了電力市場(chǎng)消納。

關(guān)鍵詞：青海省；龍羊峽；水光互補(bǔ)；光伏發(fā)電

中圖分類(lèi)號(hào)：G648文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-1578（2015）06-0006-01

光伏發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，光伏發(fā)電的這些特點(diǎn)導(dǎo)致其曾一度被電網(wǎng)"拋棄"。水光互補(bǔ)項(xiàng)目，是利用水輪發(fā)電機(jī)組的快速調(diào)節(jié)能力調(diào)節(jié)光伏電站的有功出力，達(dá)到平滑發(fā)電曲線，提高光伏發(fā)電電能質(zhì)量的目的。通過(guò)水光互補(bǔ)項(xiàng)目建設(shè)，為清潔能源提供了互補(bǔ)的新型發(fā)展模式，不僅優(yōu)化了光伏發(fā)電電能質(zhì)量，而且解決了電力市場(chǎng)消納。

1.青海省太陽(yáng)能資源簡(jiǎn)況

青海省地處中高緯度地帶，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大，光照時(shí)間長(zhǎng)，年平均總輻射量可達(dá)5560～7400兆焦耳/平方米，其中直接輻射量占總輻射量的60%以上，僅次于西藏，位居全國(guó)第二。省內(nèi)海南州太陽(yáng)輻射強(qiáng)，光照充足，屬于高原型大陸氣候，年均降雨量相對(duì)偏少，該地區(qū)的年平均太陽(yáng)輻射量在6381.6兆焦耳/平方米以上，年平均日照時(shí)數(shù)在2719小時(shí)以上，年平均日照百分率在55%～80%之間。由于青海的日照條件優(yōu)越，地勢(shì)平緩，荒漠、戈壁廣袤，得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)使青海成為我國(guó)重要的光伏電站基地。

2.龍羊峽"水光互補(bǔ)"光伏電站概況

2.1并網(wǎng)光伏電站存在的問(wèn)題。太陽(yáng)能發(fā)電屬于能量密度低的能源，光伏發(fā)電具有出力不穩(wěn)定和間歇性的特點(diǎn)，長(zhǎng)距離輸送中電力潮流變化將會(huì)給電網(wǎng)的電壓控制增加難度，電力系統(tǒng)需要有足夠備用容量來(lái)調(diào)節(jié)，通常會(huì)有相應(yīng)的火電機(jī)組承擔(dān)旋轉(zhuǎn)備用，因而消耗煤炭、油氣等化石能源，造成污染物及溫室氣體的排放。

2.2"水光互補(bǔ)"并網(wǎng)光伏電站建設(shè)的目的。為充分利用太陽(yáng)能資源，促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，解決并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響，探索"水光互補(bǔ)"協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制，開(kāi)展了龍羊峽"水光互補(bǔ)"32萬(wàn)千瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目的前期工作。

2.3龍羊峽"水光互補(bǔ)"32萬(wàn)千瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目。龍羊峽"水光互補(bǔ)"項(xiàng)目中的光伏電站位于青海省海南州共和縣恰卜恰鎮(zhèn)西南約12公里處的塔拉灘、共和縣光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，總規(guī)劃容量85萬(wàn)千瓦。一期建設(shè)容量32萬(wàn)千瓦，于2013年3月開(kāi)工，當(dāng)年12月投產(chǎn)發(fā)電，項(xiàng)目生產(chǎn)運(yùn)行期為25年，在運(yùn)行期內(nèi)年平均上網(wǎng)電量約為4.98億千瓦時(shí)，總投資35.5億元。

一期并網(wǎng)光伏電站占地面積9.16平方公里，光伏組件選用單晶硅電池組件240MWp～255MWp和多晶硅電池組件235MWp～255MWp多種規(guī)格組合方式，組件采用固定式安裝，固定傾角為33度。光伏發(fā)電單元以1MWp為1個(gè)方陣，共320個(gè)方陣，每個(gè)方陣設(shè)一座逆變器室，室內(nèi)設(shè)2臺(tái)500KW逆變器，室外設(shè)一臺(tái)1000KVA箱變，將逆變器出口270V交流電升壓至35kV，每8個(gè)箱變高壓側(cè)環(huán)網(wǎng)連接組成1回集電線路，共4回集電線路，輸送陣列區(qū)35kV升關(guān)站（35kV開(kāi)關(guān)站選用SF6充氣柜，開(kāi)關(guān)采用真空斷路器）。每64MWp光伏發(fā)電區(qū)建一座35kV開(kāi)關(guān)站，共6座開(kāi)關(guān)站，其中4座開(kāi)關(guān)站各以2回35kV架空線采用同塔雙回或同塔四回方式接入330kV升壓站，2座距離升壓站較近的開(kāi)關(guān)站采用直埋電纜方式接入升壓站，330kV升壓站按4 臺(tái)240MVA主變配置，一期新建2 臺(tái)240MVA主變，預(yù)留兩臺(tái)主變位置。

光伏電站并網(wǎng)工程建設(shè)一回330kV架空線，送電距離約50km，接入龍羊峽水電站。光伏電站及并網(wǎng)工程構(gòu)成了龍羊峽"水光互補(bǔ)"32萬(wàn)千瓦并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了光伏電站和龍羊峽水電站的協(xié)調(diào)控制運(yùn)行。

3.影響光伏發(fā)電量的因素

影響光伏發(fā)電量的因素很多，作者根據(jù)自身的光伏工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)、設(shè)備、施工、運(yùn)行維護(hù)等方面進(jìn)行分析光伏電站。

3.1光伏電站的選址。光伏電站的選址不合理，體現(xiàn)有：設(shè)計(jì)屋頂光伏電站只考慮陰影情況、屋頂面積，忽視屋頂載荷條件、當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力等級(jí)；不考慮當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源情況是否適合建設(shè)光伏電站，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電量低，與國(guó)家建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的初衷不符；不考慮既有配電系統(tǒng)是否有足夠的接入條件，導(dǎo)致接入系統(tǒng)批準(zhǔn)困難，最終光伏系統(tǒng)限電運(yùn)行，沒(méi)法充分利用綠色能源。

3.2組件選型、安裝。

（1）組件溫度因子。光伏組件溫度因子通常為0.45%/度，光伏電池的效率會(huì)隨著其工作時(shí)的溫度變化而變化。當(dāng)它們的溫度升高時(shí)，不同類(lèi)型的大多數(shù)光電池效率呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)。設(shè)計(jì)組件安裝節(jié)點(diǎn)時(shí)需注意組件的安裝部位通風(fēng)散熱條件是否良好。

（2）陰影遮擋。組件對(duì)陰影遮擋非常敏感，當(dāng)光伏組件上有灰塵或積水造成的污染，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，經(jīng)常受雨水沖洗的光伏組件其影響平均在2～4%之間，無(wú)雨水沖洗較臟的光伏組件其影響平均在8～10%之間?？紤]到建設(shè)光伏電站的清洗系統(tǒng)不具備條件或成本高，光伏電站設(shè)計(jì)時(shí)需考慮根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)風(fēng)向、雨水情況，設(shè)計(jì)合理的組件安裝傾角，使組件盡可能保持清潔。

現(xiàn)在我國(guó)絕大部分大型光伏電站都分布在西北地區(qū)，而西北地區(qū)又是我國(guó)沙塵暴比較嚴(yán)重的地區(qū)，灰塵對(duì)電站發(fā)電量的影響直接決定了投資人的投資回報(bào)率，所以建議光伏電站的管理人員能提高對(duì)降塵損失率的重視程度，做好定期的清洗工作；及時(shí)處理陣列間雜草，防止雜草陰影落到組件表面上等。

（3）組件的差異性 。組件存在凡是串連就會(huì)由于組件的電流差異造成電流損失，凡是并連就會(huì)由于組件的電壓差異造成電壓損失的問(wèn)題。組合損失可以達(dá)到8%以上，對(duì)發(fā)電量影響非常大。 為了減少組合損失，應(yīng)該在電站安裝前嚴(yán)格挑選電流一致的組件串聯(lián)。組件的衰減特性盡可能一致。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T--9535規(guī)定，太陽(yáng)電池組件的最大輸出功率在規(guī)定條件下試驗(yàn)后檢測(cè)，其衰減不得超過(guò)8% ；必要時(shí)加裝防反隔離二極管。

（4）組件的PID效應(yīng)。光伏組件的電位誘發(fā)衰減效應(yīng)（PID，PotentialInducedDegradation）引發(fā)光伏電站在工作三、四年后發(fā)生發(fā)電量大幅衰減。PID的真正原因到目前為止沒(méi)有明確的定論，但各個(gè)光伏電池組件廠和研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)表明，PID與電池、玻璃、膠膜、溫度、濕度和電壓有關(guān)。因此建議采購(gòu)組件時(shí)明確要求把抗PID寫(xiě)入合同，并隨機(jī)抽檢。