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在新能源領(lǐng)域，國家電力投資集團(tuán)（以下簡稱“國家電投”）是一個特別的存在，它不僅是全球光伏裝機(jī)第一的大型能源央企，還是唯一一家擁有光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的央企。在這些成績的背后，是國家電投對于光伏全產(chǎn)業(yè)鏈持之以恒的科學(xué)論證與深入研究。

公開數(shù)據(jù)顯示，截至2021年12月底，國家電投電力裝機(jī)突破1.95億千瓦，清潔能源裝機(jī)占比62%。光伏裝機(jī)4149萬千瓦、風(fēng)電3832萬千瓦、水電2463萬千瓦。除了資產(chǎn)規(guī)模之外，國家電投的業(yè)務(wù)范圍完整的覆蓋了從前端多晶硅、切片、太陽能電池、組件到系統(tǒng)集成制造以及光伏發(fā)電整個光伏領(lǐng)域。

“國家電投是能源開發(fā)企業(yè)，單一的組件、逆變器、支架，我們是競爭不過行業(yè)中的龍頭企業(yè)”，國家電投光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心副主任龐秀嵐在2022年中國光伏市場開發(fā)論壇上表示，“但是涵蓋全生命周期的光伏創(chuàng)新與建設(shè)是國家電投的強(qiáng)項與優(yōu)勢，目前集團(tuán)覆蓋了前期規(guī)劃、系統(tǒng)集成、建設(shè)施工、運行維護(hù)、組件回收，貫穿光伏電站全生命周期的技術(shù)創(chuàng)新。技術(shù)創(chuàng)新不是一個點、一個面或者一個時段的創(chuàng)新，我們認(rèn)為真正的技術(shù)創(chuàng)新是貫穿于光伏全過程、全生命周期的技術(shù)創(chuàng)新，只有這樣才能推進(jìn)光伏更高質(zhì)量、可持續(xù)的發(fā)展。”

跟隨著國家政策方針，國家電投是央企中啟動風(fēng)、光領(lǐng)域投資最早的企業(yè)之一。從2011年起，國家電投的光伏業(yè)務(wù)開始規(guī)?；_發(fā)，每年以16%-20%的增幅持續(xù)攀升，國內(nèi)基本分布在青海、貴州等30個省區(qū)；境外裝機(jī)達(dá)到57萬千瓦，主要在越南、澳大利亞和墨西哥三個國家。

在整個光伏建設(shè)過程中，前期的規(guī)劃比后續(xù)的施工、運維等更為重要。例如，設(shè)備有問題可以更換，但是一旦前期的設(shè)計、規(guī)劃出現(xiàn)問題，將會影響后續(xù)的整個階段。為了從源頭上保證安全性、準(zhǔn)確性和土地的高效利用，國家電投在光伏電站規(guī)劃設(shè)計研究上，以光伏為基礎(chǔ)，與其他多種能源有效融合，提升電能質(zhì)量；設(shè)計過程中，注重光伏電站經(jīng)濟(jì)性，并結(jié)合最新技術(shù)、設(shè)備開展創(chuàng)新型電站設(shè)計；結(jié)合實證實驗基地經(jīng)驗，大數(shù)據(jù)分析成果，最新國家政策開展設(shè)計；同時通過設(shè)計將“實踐—理論—成果轉(zhuǎn)化”的創(chuàng)新理念應(yīng)用到工程實踐。


光伏實證實驗的研究創(chuàng)新

“為什么國家電投能夠一直引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展，這與我們實證試驗的研究是密不可分的”，龐秀嵐介紹到，目前國家電投擁有年度實證實驗、青海共和百兆瓦實證基地以及國家光伏、儲能實證實驗平臺（大慶基地）。

年度實證實驗是指電站建設(shè)階段除主流產(chǎn)品安裝外，對尚未驗證的新產(chǎn)品、新技術(shù)進(jìn)行小規(guī)模安裝驗證，如雙面組件、組串式逆變器、各類跟蹤系統(tǒng)等，通過數(shù)據(jù)驗證結(jié)果作為后期大規(guī)模推廣的支撐依據(jù)，指導(dǎo)電站設(shè)計，引領(lǐng)行業(yè)導(dǎo)向。

例如，2017年國家電投在采購格爾木項目組件的時候，國內(nèi)廠家還沒有規(guī)?；瞥鲭p面組件，當(dāng)時國家電投與幾大組件廠商聯(lián)合推出了雙面組件的產(chǎn)線，供格爾木項目安裝，由此雙面組件被拉開了序幕，也在一定程度上推廣了雙面組件產(chǎn)品的研發(fā)。

2015年國家電投建成了青海共和百兆瓦實證基地，該基地設(shè)置了6個實證對比區(qū)域，選用26種組件、21種逆變器、17種支架，展示30種設(shè)計理念、15種新設(shè)備、30種新材料以及4種儲能技術(shù)，實現(xiàn)全球148種光伏主流技術(shù)及產(chǎn)品同臺對比。青海共和百兆瓦實證基的數(shù)據(jù)分析與發(fā)現(xiàn)的問題，對設(shè)備的研發(fā)和設(shè)計制造以及標(biāo)準(zhǔn)的制定起到了支撐作用。

2021年，在大慶建成了國家光伏、儲能實證實驗平臺（大慶基地）作為全球首個國家能源局批復(fù)的光伏、儲能戶外實證實驗平臺，規(guī)劃布置的實證實驗方案約640種，折算規(guī)模約105萬千瓦，“十四五”期間分5年建成，一期布置實證實驗方案161種，折算規(guī)模20萬千瓦，2021年投產(chǎn)運行。

光伏模塊化設(shè)計和系統(tǒng)集成的創(chuàng)新

在光伏模塊化設(shè)計和系統(tǒng)集成上，國家電投對光伏工程集成化設(shè)計、逆變器、匯流箱和箱變集成、光儲同步發(fā)電機(jī)、光儲同步發(fā)電機(jī)集群協(xié)控裝置等，均有相應(yīng)的研究。

其中光伏工程集成化設(shè)計研究，通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電、輸變電設(shè)備及其基礎(chǔ)進(jìn)行模塊化、集成化設(shè)計,研究組件快速安裝、支架集成化裝配支架立柱與地基基礎(chǔ)─體化、定制化線纜等技術(shù),實現(xiàn)簡化安裝過程,提高設(shè)備安裝質(zhì)量，降低安裝成本。

逆變器、匯流箱和箱變集成研究：光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備間電氣和通信接口的匹配和連接問題成為電站設(shè)計的重點,通過逆變器、匯流箱和箱變的集成以及通信接口集成研究,實現(xiàn)系統(tǒng)集成匹配最優(yōu)。

光儲同步發(fā)電機(jī)：聚焦具備主動支撐能力的光儲集成同步發(fā)電機(jī)拓?fù)浜涂刂脐P(guān)鍵技術(shù)研究，實現(xiàn)設(shè)備級光伏并網(wǎng)單元的虛擬同步控制，使得光伏場站實現(xiàn)同步化友好并網(wǎng)特性，能夠提供慣量與一次頻率和電壓支撐。

光儲同步發(fā)電機(jī)集群協(xié)控裝置：聚焦發(fā)電機(jī)集群整體協(xié)調(diào)快速控制技術(shù)、內(nèi)部功率和電壓均衡分配控制技術(shù)及大規(guī)模并機(jī)運行擾動下的功角穩(wěn)定性控制技術(shù)，實現(xiàn)集群整體協(xié)調(diào)快速控制及大規(guī)模并機(jī)運行時的功率電壓均衡分配。

光伏電站運維階段的創(chuàng)新

光伏電站運維階段，主要是以提升發(fā)電量為主做的創(chuàng)新，包括光伏數(shù)據(jù)挖掘分析研究、光伏電站提質(zhì)增效研究、區(qū)域光功率預(yù)測研究、光伏電站智能數(shù)據(jù)分析平臺以及智能組件清洗分析模型等。

基于國家電投集團(tuán)4149萬千瓦光伏裝機(jī)，共1000多座光伏電站以及共和百兆瓦實證基地和國家光伏、儲能實證實驗平臺（大慶基地）的海量光伏數(shù)據(jù)，從單一設(shè)備運行數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)運行匹配分析、以及氣象、環(huán)境等因素對電站運行影響分析，挖掘存在的問題，以問題為導(dǎo)向，指導(dǎo)設(shè)備研究、電站設(shè)計、系統(tǒng)集成、電站運維和標(biāo)準(zhǔn)制定。

光伏電站提質(zhì)增效研究，提升場站管理水平，建立光伏電站對標(biāo)體系,開發(fā)信息收集軟件，實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障分析及診斷功能,指導(dǎo)場站運行人員自行開展提質(zhì)增效。

區(qū)域光功率預(yù)測研究，覆蓋高精度光功率預(yù)測系統(tǒng)產(chǎn)品,為光伏電站提供時間跨度從15分鐘至數(shù)天的功率預(yù)測服務(wù),實現(xiàn)光伏電站合理配置生產(chǎn)計劃,在無光照期進(jìn)行太陽能設(shè)備的檢修和維護(hù),減少棄光。

目前，行業(yè)還缺失對單塊組件的智能的判斷、定性的分析，所以國家電投現(xiàn)在正在研究集在線IV、無人機(jī)+紅外、無人機(jī)+EL三種檢測方式于一體的綜合智能診斷融合平臺，快速準(zhǔn)確診斷故障類型及故障部位，提升故障診斷精度。

另外，結(jié)合場站組件的在線性能監(jiān)測，以及按日、月、季清洗對光伏發(fā)電量的影響。開展組件清洗周期的研究，建立智能組件清洗分析模型，也是國家電投目前在研究的創(chuàng)新技術(shù)之一。

組件回收環(huán)節(jié)的創(chuàng)新

在末端的組件回收技術(shù)及設(shè)備方案環(huán)節(jié)，國家電投擁有單玻組件、雙玻組件回收技術(shù)以及晶硅組件各種材料回收再利用技術(shù)研究升級。

單玻組件的回收中試線已經(jīng)在2021年年底建成。針對目前單玻組件回收工藝中分離、分選工序，國家電投進(jìn)行不斷技術(shù)優(yōu)化、升級,完善技術(shù)路線,在綜合回收率90%的基礎(chǔ)上進(jìn)?步提升待回收材料的回收率。

在單玻組件回收工藝基礎(chǔ)上，龐秀嵐提到，下一步將研究雙玻組件與單玻組件回收材料存在差異性,通過工藝技術(shù)開發(fā)、專用設(shè)備研制等手段,研究雙玻組件高效環(huán)?；厥占夹g(shù),提升組件回收的適用性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。

另外，國家電投還針對晶硅光伏組件回收處置后產(chǎn)生的銀、硅等具有實用價值材料,結(jié)合回收材料的狀態(tài)、純度等條件,研究其回收利用的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性及進(jìn)入產(chǎn)業(yè)鏈的最優(yōu)方式,實現(xiàn)回收價值最大化。

“光伏+生態(tài)”的創(chuàng)新

“雙碳”目標(biāo)下，生態(tài)修復(fù)變得至關(guān)重要。自2014年，國家電投就在“光伏+生態(tài)”的路上不斷探索、前進(jìn)。第一階段，國家電投在野外建立環(huán)境檢測基站，對區(qū)域氣候、土壤、植被等條件進(jìn)行周期性檢測、分析，揭示當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境影響機(jī)理。在數(shù)據(jù)的研究的支撐下，國家電投試種人工藻結(jié)皮及選育經(jīng)濟(jì)作物，改善當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，結(jié)合光伏板間滴灌技術(shù)，建設(shè)荒漠化綜合產(chǎn)業(yè)試點平臺。

現(xiàn)階段，國家電投又架設(shè)了一些碳通量的設(shè)備，廣泛的從空間上，分析光伏產(chǎn)業(yè)鏈及光伏電站全過程中碳排放情況，評估排放總量，識別主要的碳排放環(huán)節(jié)，分析碳減排潛力，精準(zhǔn)制定“近零碳”采購的綠色目標(biāo)，支撐光伏碳減排與生態(tài)碳匯協(xié)同發(fā)展。

成為引領(lǐng)全球新能源投資的大型能源央企，國家電投的探索與研究深入了行業(yè)的每一個細(xì)節(jié)。“十四五”時期，光伏行業(yè)正進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的新階段，從規(guī)模效應(yīng)到單瓦利潤，國家電投的目標(biāo)正一步步引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

原標(biāo)題：風(fēng)光“翹楚”國家電投：實現(xiàn)光伏全生命周期的技術(shù)創(chuàng)新