【2017PVCEC】光伏電站如何評估？有哪些指標？國際在保證電站的高效能和可靠性方面有何經驗？

2017-10-18 17:41:38 PVCEC 　點擊量：評論 (0)

2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。在18日上午的創新劇場【光伏產品質量及可靠性】論壇上弗勞恩霍夫太陽能研究所光伏電站項目組總負責人Boris Farnung出席并做主題演講

2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。在18日上午的創新劇場【光伏產品質量及可靠性】論壇上弗勞恩霍夫太陽能研究所光伏電站項目組總負責人Boris Farnung出席并做主題演講。Boris Farnung表示，在德國屋頂的光伏應用是主要應用于商用的或者是產業的建筑，也有一些電廠級別的電站，包括了屋頂和結構材料支架的問題，還有一些屋頂比較復雜的問題。考慮到今天的質保，需要標準化電站的部件，當我們來建造電站的時候，要知道我們做的電廠，還是屋頂，還是其他，它們彼此之間都是有區別的，百分之百的檢測是不可能覆蓋這些組件和逆變器的，所以我們必須要很好的來設計它的特性，讓它盡可能的減少故障，在建造的時候也不會出問題。

以下為發言實錄：

Boris Farnung：非常感謝主持人的介紹，女士們、先生們、大家好，我非常榮幸今天來到這里，跟大家來分享我們在國際光伏電站項目方面的經驗，跟大家共同探討如何保證光伏電站的高效能和高可靠性，首先簡單介紹一下我們的組織，我們是歐洲目前規模最大的太陽能研究所，建立于1981年，現在有兩名所長，一共大約有11050名同志做研究工作。

我們主要的研究領域包括光伏，這也是我們機構最看重的一部分，我們今天的主題主要講的是能源轉換，我們也會研究光熱、建筑能源和氫的技術。今天更多跟大家來講的是電站，首先提出第一個問題，我們要講的是什么樣的電站，這邊給大家帶來了一些案例。首先看到了中國商用的電站，它的規模都是在百兆瓦以上，逆變器有百萬個組件，另外我們可能看到一些小的電站，在多個區域進行投資，換句話說它會有超過30個獨立的電站，比方說在土耳其各地都有，它們的條件各有不同。第三種案例像德國屋頂式的光伏，在德國屋頂的光伏應用是主要應用于商用的或者是產業的建筑，我們也有一些電廠級別的挑戰，包括了屋頂和結構材料支架的問題，還有一些屋頂比較復雜的問題。如果我們考慮到今天的質保，需要標準化電站的部件，所以當我們來建造電站的時候，要知道我們做的電廠，還是屋頂，還是其他，它們彼此之間都是有區別的，百分之百的檢測是不可能覆蓋這些組件和逆變器的，所以我們必須要很好的來設計它的特性，讓它盡可能的減少故障，在建造的時候也不會出問題。

另外一點如何來評估這些電站，它會有什么樣的關鍵指標呢?我們如何使用這些指標來評估這些電站?接下來跟大家講兩個，第一個就是我們已經聽到了很多很多次的術語，我們的度電成本，第二個就是能效比PR，我們看一下在組件和電站之間的能源轉換的效率，我們首先來看一下發電成本，就是度電成本，LCOE我們會有很多因素都會跟質量系統相關，當然它都是跟質量、運維密切相關的，同時對于電站的性能，對于組件的效率，對于產出本身，還有它的輻照的因素都是有很密切的聯系的。這一頁我們可以看到度電成本，從技術的角度做一些質量和技術上的評估，保證這些參數確實可以在現實當中滿足相關的要求。大家可以看到，我們項目的不同階段會有不同的質量評估的指標，可以確保這些參數滿足要求，因為我們時間不多，所以我主要會看前面的兩個階段，尤其關注于其中的一個評估指標，在這個時候我們首先來看項目發展的第一個階段。

我們可以看一下太陽能資源的評估，這個對于度電成本的評估，可以說是非常重要的，所以我們要看一下在財務評估的基礎上，要看到電站的產能分析，應該是由獨立的機構來做電站的評估，第三方可以給出具體的文件，并且為了驗證這些結果，一定要有相關的不確定度的報告，這邊給大家看的是最主要的一些參數，在做產能分析的時候，可以看到它有一些不確定度，比方說天氣的數據本身，我們會有陰雨的條件，還有電站的設計，還有一些環境的問題，比方說遮蓋和泥土的贓物，還有我們怎么在設備質量上通過制造商的數據反映出它的要求，這些可以說是在做仿真的時候，要輸入的最主要的參數，我們今天看起來還是很容易的，因為已經有很多現成的軟件，會有很多復雜的模型，但是最終我們產能評估的決定，它其實也是取決于我們輸入數據的質量，為了驗證預測結果，我們做了一些比較，包括了實際的測量數據，有很多實際現場的測量數據，和最初始預測的產能比較。我們說到了有25家電廠，有5年非常準確的數據，我們可以把這個和過去的比較結果相對應，大家可以看到第一欄，這是所有25個電廠，輻照的區別和實際輻照的區別，可以通過這5年的衛星數據得到實際的測量數據，我們可以看到它是比初始的預測輻照值超出了5%。第二個就是全球的輻射，這個也是通過系統當中的傳感器得到的，它的水平比我們預測要高。對于PR值，大家可以看到兩者非常吻合，它的區別可能就只是正負0.6%，但是最終對產能，可以看到比預測高出了4.5%，所以我們現在的問題就是，能不能夠把預期的產能和實際的測量產能之間區別的原因找到，為什么我們的PR值會有很好的輻照呢，在德國有長期的輻照的收集，從96%下降到94%，在80年代的時候有上升的輻照值，5年之前認為，我們還是盡可能的收集比較多的數據，取了20年輻照的平均值，換句話說輻照的平均值，實際上就是在案例當中顯示，比實際的輻照值更低。這就意味著使用這些輻照的數據，其實低估了德國輻照的狀況，可以看到世界其他情況也有。

這邊可以看到美國、歐洲、中國、日本和印度的一些數據，我們可以看到有基本同樣的趨勢，所以我們現在可以看到在輻照數據方面的精度是偏低的，看到太陽比較亮還是比較暗，對于實際的結果有很大的影響，而且取用數據的時間軸也會影響結果。這就意味著我們必須要驗證，并且評估這些數據，尤其是輻照的數據，并且非常慎重的選擇數據源和時間段，降低預測的風險。我們在這里做了很多科學方面的比較，做了一個不確定性的蒙地卡羅模擬估算，看看這些值到底是如何的。左邊看到的就是年度值，可以看到它和實際測量值之間的比較，最后可以看到我們做了這樣區別化，可以看到P10和P50這兩個值，我們預測的電廠和實際的電廠是很接近的，換句話說并不是有著非常不穩定的值，但是從衰減的趨勢來說，我們需要考慮到，隨著時間的變化，不確定度也是有所變化的，因為我們確實不知道20年之后的輻照是如何的，這方面的確定性還是很高的，我們在這邊可能也會接受建議，比方說不確定度是20%或者21%。

接下來看下一個階段，我們更多的會關注關于組件的水平，比方說看看能不能解釋出來安裝的組件質量如何，我在這里給大家帶來了一個例子，在建設的階段，可以看到我們會測量來自兩個不同生產商的組件，可以看到相關的輻照的依賴度，做了測試之后，在1100平方公里的情況下進行的(均義化)，看到在圖片當中兩到三年的收集，點是名義化的數據，綠線代表了90%的數字覆蓋，紅線是平均值，綠線是中位值，黑線就是制造值，所以我們在這邊可以看到名義值和測量值，測量值還是比較接近的，這是第一個供應商給出的數據，對于第二家供應商看到測量值也是在預期之內，但是廠家測量的數據偏離度還是很高的，如果你想要采用廠家提供的值，而不使用我們估量的值，對于初始的幾個年份，可能會對最終的產出造成很大的影響。另外一個話題就是所謂功率的見證，我們在電站那邊組件驗證分析，這就意味著比如左手邊大家看到組件功率的變化，綠點可以看出來一些變化，總體上知道我們這里邊有一些比較，投稿少數的抽樣可以避免整體系統的性能不佳，這一點很重要。

首先可以看到有一些不同，名義上和實際檢測出來的數值不一樣，最后我們進行了一些組織的檢測，我們在組件經過功率的穩定后，測試的數據應全數符合企業額定的功率，測試的精度每增加一個百分點都代表著實際增加的價值，所以測試精確度不只是學術上的追求，實際上可以大大增加我們投資者相應的信心，如果用更多的組件進行測試的話，你可能會得出更加準確的結果。更加重要的就是，我們對于這些實測的數值進行分析，有利于建立新的一些標準，我們可以在實驗室里進行更多的實驗，還會發現2%到3%的不確定性，不穩定性。然后我們也發現，如果你能達到1.5%的不確定性，你就可以進一步提高，這里邊有一些具體的內容，這是剛才我們提及的，也就是說每增加一個百分點，就代表著實際能夠產生經濟的價值，這個百分點不是沒有意義的，無論在學術還是在事物當中都能夠產生非常好的價值，大家都很有信心。

然后我們就進入了最后一個階段，那就是運行，這個話題對于投資者來說，他們發現是非常重要的，為了看一下電站初期和短期性能的確保，在特定的時間下我們會觀察溫度、輻照，還有產量它們的關系，我們會把相應的數據運用到電站的模型當中，做一些計算，但是我們基于一些工況進行計算。另外一方面我們還可以對PR值進行計算，比較與理想值之間的差異，就是實測和模擬值之間的差異。在電站當中如果出現問題的話，在實測和模擬之間會出現一些差距，在我們做實驗之前，就有一些預期，大家都喜歡說用大量的數據來進行分析，你才能夠感覺到有信心，因為數據可以給帶來信息。我們需要兩到三年的監測數據作為一個基礎，來進一步改進我們運行需要這樣的基礎。我們需要考慮到一些穩定性、不確定性，因此我們具備了相應大量的數據之后，它能夠有助于我們對相應的參數進行一一的驗證和評估。

最后有一些案例能夠告訴我們可以保證質量，就是它運行的性能是非常穩定的，在德國有服役將近15年的電站，這個電腦是1999年建的，裝機容量50KWH，地點是在德國，我們每年都會進行一些評估，它的運行是非常穩定的，當然我們也會了解它的輻照，這里是1000，還有PR值80%，我們在2007年的時候進行設備的測試，并且在2013年的時候使用逆變器，我們在這里可以看一下產量和穩定，性能有一點下降。我們看到輻照在增加，在減少性能的時候，因此如果我們只看到產量的話，那只是一個方面，我們認為這個電站還有進一步增產的可能。

這是另外一個案例，也是在德國的一個電站，我們進行一些實測是非常重要的。早期在實測發現問題可以進行改進，這里有一個2016年德國綜合電站評比，這是根據我們的監控和實測來進行的，如果你不斷進行持續的運維，如果你對一些基本的測量確保的實施，你就會看到電站性能表現會越來越好，質量也會越來越好。談到這里，我就講差不多了，謝謝大家的傾聽，如果大家對我的話題非常感興趣，也歡迎大家去參加我們上面顯示出來的大會，謝謝大家。