大型光伏发电站的改造与优化

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1、万方数据5C)iARFNFRGY歉术与产晶EI田大型光伏发电站的改造与优化中国能源建设集团广东天安监理公司●丁慈鑫广州金地投资管理顾问有限公司■张庆中中国能源建设集团广东电力一局■丁树东摘要：通过研究青海电力科学试验研究院的报告，根据多年从事电力行业和新能源工作经验与体会，提出解决制约光伏发电站发展问题的技术方法，并对此作出基本分析与推断：使用该技术对已建造完成的光伏电站进行改造与优化，可提高年发电量、电能质量．降低投资成本，提高并网容量。该技术方法同样适用于新建光伏电站的参考，具有普遍意义。最后预测了光伏电站改造与优化的市场规模。关键词：光伏电站，改

2、造与优化。增加备用容量，提高发电量。提高电能质量；提高并嗣容量t释放库存量。释放企业产能一引言上网电价过高、发电输出不稳定以及并网容量的限制是目前制约光伏电站发展的主要瓶颈。其具体原因是：(】)建造成本过高。每kW的投资造价高达l～27／元，是火电机组的3～6倍。(2)发电量太少。年发电量仅为相同容量火电机组的1，4或水电机组的l邝。(3)输出电能质量较差。光伏发电出力具有昼夜间歇性、随机波动性、似正弦波性、明显周期性，光伏电站自身平衡系统对出力曲线峰值的不可实时调控性。(4)并网容量被限制。当地电网需要相应的调峰机组为光伏电站渊峰，受调蜂机组容量的制

3、约限制了并网容量，降低了当地电网的淌纳能力。现在光伏电站能够艰难生存发展的根本原因是靠政府的补贴与各种优惠政策，因此其不具有参与常规能源电力市场平等竞争的能力。然而，采用各种技术方案解决}：述问题，进一步降低发电上网电价，提高电能质量、并网容量、就地消纳能力和t仃场竞争力，则是光伏发电行妲【程师们的职责所任，更足礼会与政府期待巳久的【J标。二对现状的分析l对光伏电站出力峰值的分析根据青海电力科学试验研究院的报告，给出T2010年度200MW光伏电站的全年出力情况，见图l。01—0103-0105—01U，一U109-011-0102一0104一0106

4、一0108一OI19-0112—01日期图12．010年200MW光伏电站全年出力峰值曲线由幽l可知，光伏电站全年并未达到装机容量标称出力200MW。该曲线有两个出力波峰值和两个出力波谷值。3月1日(近春分再气)达到193MW，尚欠7MWl9月lO日(近秋分节气)达到183MW，尚欠17MW。7月5F1(近夏至节气)为较低值。达n——、_／NERGY¨，20127至＼R习智脚攀求如果利用此处空间高度万方数据二间安装水平单轴跟踪机构阵列万方数据波动对电网的安全稳定、经济运万方数据万方数据行极为不利，这是光伏电站的诟病，也是限制并网容量的重要原因。如果采取

5、措施，可靠地控制这种随机波动性，限制波动的幅度，减小波动的变化梯度、发生频率，便可提高电网运行的安全稳定与经济性以及光伏发电站的并网容量。解决问题的关键是：光伏电站自身需要备用容量(或称备用出力)，并且建立备用容量与平衡系统之间紧密的动态逻辑联系。(1)假设在阴影活动区增加固定支架的备用阵列且处于待机状态，一旦输出功率曲线突然快速下滑，控制器便指令待规状态组件串依次进入系统，向平衡系统补充能量，抑制平衡系统出力曲线下滑。(2)假设在阴影活动区增加跟踪机构的备用阵列且处于非满负荷工作状态(即直射光与组件板不垂直，人射角不为零)，一旦输出功率曲线突然快速下

6、滑，控制器便指令跟踪机构立即旋转进入满负荷工作状态(即直射光与组件板完全垂直，入射角为零)，备用阵列跟踪机构便立即提高出力，向平衡系统补充能量，抑制平衡系统出力曲线下滑。(3)假设光伏电站采用蓄电池储能系统，当输出功率曲线突然快速下滑，控制器便指令储能系统放电，向平衡系统补充能量，抑制平衡系统出力曲线下滑。由于锯齿形波纹变化的梯度较大且幅度不小，需要瞬间大功率的储能放电系统为其填谷，这或许给高比能量与超级电容器的组合储能系统提供了一个应用领域与广阔的市场。(4)为提高配置储能系统的经济性，通常应与备J只阵列弃)l己方案联合使用。备用阵列采用螽15分弃光

7、方案，便可提高备用阵列的设定新增装机容量，进一步提高光伏电站改造的经济性。(5)备用阵列备用容量的使用不应_刀切，应视天气情况而定。在完全晴天或完全阴天时，备用阵列全部进入满负荷工作状态l如果预测当只需要应对锯齿形波动时，备JIj骄列全部或}iI；分进入SOIARIENE-RG丫辫术与产品臣I旺—日非满负荷工作状态或待机状态。备用阵列容量既可调峰，亦可提高年发电量。6改变发电站日输出功率曲线通常光伏电站采用固定支架安装方式，其输出曲线为似正弦波形，需要电网的备用容量旋转机组为其调峰，调峰机组运行时间即为光伏电站的运行时间段，全年平均每天约为12h(夏至

8、略长可能超过l4h，冬至略短可能不足toh)。(1)假设备用容量为固定支架安装方式，如图8所示