供稿｜海南州发展和改革委员会、海南州科学技术局

青海，素有“阳光地带”之称，光照资源丰富，年平均总辐射量为5500~7400MJ/㎡，仅次于西藏，居中国第二位。

依托于青海得天独厚的自然资源优势，青海省建设海南藏族自治州国家可持续发展议程创新示范区（简称海南州创新示范区）聚力高原清洁能源持续综合利用，坚持以科技创新为支撑，打造黄河水电共和百兆瓦实证试验基地，致力于探索光伏技术创新、提高可再生能源利用效率，同时促进当地社会经济的可持续发展。

这一创新将光伏能源与可持续发展趋势、“双碳”目标相结合，实现可持续创新和示范效应，其成果及经验将为青藏高原乃至世界同类地区探索可再生能源利用、推动可持续发展提供参考和范本。

机遇与挑战

发挥优势，探索光伏技术的前沿应用

在全球应对气候变化、推进实现碳中和的趋势之下，光伏能源作为清洁、可再生的能源形式，已经成为全球能源转型的重要组成部分。海南州创新示范区以“江河源区生态保护与高质量发展”为主题，立足资源优势、区位优势、产业优势，围绕“生态本底脆弱与生态保护战略需求矛盾突出、产业基础薄弱与民生持续改善需求矛盾突出”两个瓶颈问题，重点实施推进新型清洁能源产业发展，助力实现“双碳”目标，建设美丽新海南。

青海省海南藏族自治州共和地区是世界第三极青藏高原，光资源非常丰富，但是环境非常脆弱。在建设光伏电站过程中面临各种设备在高原环境下的适应性、各地区厂家制造设备之间的匹配性及建设电站对环境的影响因素等问题。近几年，虽然我国光伏电站开发建设速度较快，但相关的技术研究仍显不足。

一方面，对于快速发展的新型设备和材料，都是采用实验室分析评估，缺乏户外实证测试分析手段和方法；另一方面，太阳能光伏电站关键设备在线运行检测、测量所需的仪器、方法、精度等与国际先进水平差距较大，对于已建成的大型并网光伏发电系统的实际运行性能评估方法、测量设备精度、设备布置方案等均不成熟，数据对比分析、实际运行性能评估方法单一，无法对已建成的光伏电站进行有效评估。

面对光伏行业发展的技术问题，考虑光伏产业发展的需要，国家电投集团黄河公司经过反复调研论证，最终选择在青海省共和县建设百兆瓦容量的、具备试验功能的太阳能发电实证基地。在此背景下，黄河水电共和百兆瓦太阳能发电实证基地应运而生，旨在探索光伏技术的前沿应用，提高能源利用效率，促进新能源产业可持续发展。

探索与创新

打造海南州“光伏产业”亮丽名片

1.技术创新理念：助力发现太阳能发电最为适宜的技术

黄河水电共和实证试验100MWp光伏电站，位于青海省海南州共和县光伏发电园区内，属于高海拔、寒温Ⅱ典型气候区。基地于2016年6月全容量并网，共设计148种实证实验方案，包含组件实证实验区、逆变器实证实验区、支架实证实验区、设计实证实验区、综合实证实验区、储能实证实验区等6个实证实验区。

囊括国内外当时光伏知名制造商、组件、逆变器等，涵盖国内外多种最先进的技术，选用26种组件、21种逆变器、17种支架、30种设计理念、15种新设备、30种新材料以及5个厂家4种电池储能技术，在实证试验基地内规划了三个环境气象站，这三个环境气象站主要是对风速、风向、温度、空气的湿度、降雨、土壤的成分、植被等进行研究。

黄河水电共和实证试验100MWp光伏电站的主要功能是为影响并网光伏电站发电量和经济技术指标的太阳能电池组件、逆变器等关键设备以及组件和支架安装方式进行实证研究，为太阳能光伏发电行业从设计、安装、运行、维护等各方面的规程规范制定提供实测数据支持，促进技术产品的改进提升和市场的应用推广，促进太阳能发电项目采用最为适宜的技术，为中国太阳能发电产业提供服务。

实证试验平台通过实时在线测试试验系统开展光伏、储能主要产品户外性能实证实验测试研究，弥补实验室不能完全模拟户外环境的不足，揭示在真实运行环境下不同材料、不同结构、不同技术产品的性能，反映在不同应用场景下发电系统的发电能力、性能衰减、耐候性及可靠性，为新技术、新产品、新材料的推广应用提供数据支撑和行业引导；通过系统户外实证测试，分析设备匹配之间的问题，促进产业协同发展；提出系统效率最高、度电成本最低的最优设计方案，建立不同产品户外实证应用动态数据库。

2.光伏技术实验：为中国光伏产业提供大规模同台实证试验平台

黄河水电共和实证试验100MWp光伏电站，被列为国家“863计划”“大型并网光伏电站关键技术研究与设备研制”重大课题。试验基地主要由电池组件对比区、逆变器对比区、运行方式对比区、设计对比区和综合对比区等5个试验区域组成。

通过数据研究分析成果，指导电池、组件、逆变器等关键设备的研发方向，为大规模并网光伏电站的布置及结构设计提供数据支撑，同时向全社会共享数据和数据分析成果，为国家和地方产业政策制定提供基础数据，将为中国光伏产业提供一个大规模同台实证试验平台。

实证试验平台建立了一套实时在线测试试验系统开展光伏、储能主要产品户外性能实证试验测试研究，弥补实验室不能完全模拟户外环境的不足，揭示真实运行环境下不同材料、不同结构、不同技术产品性能，反映不同应用场景下发电系统的发电能力、性能衰减、耐候性及可靠性，为新技术、新产品、新材料的推广应用提供数据支撑和行业引导，促进产品迭代升级；通过系统户外实证测试，分析设备匹配之间的问题，促进产业协同发展；提出系统效率最高、度电成本最低的最优设计方案，建立不同产品户外实证应用动态数据库，推动行业技术进步和产业发展。

实证试验基地搭载的实时在线测试分析系统可分析出具报告，可客观反应不同产品、不同系统在实际运行工况下的性能，数据可支撑同典型气候光伏电站设备选型和系统设计，保障光伏电站设备运行的可靠性及最优的设计，降低运行成本，提高光伏电站发电量及收益。

黄河水电共和实证试验100MWp光伏电站实证基地是品种最全、方案最多的户外检测实证平台，148 种光伏主流技术及产品同台对比，总装机 14.3万千瓦。设有组件对比、逆变器对比、支架对比、设计对比、综合对比、储能对比 6 个试验区，组件、逆变器2 个室内外测试平台。系统建设海量、实时、多维度的大数据分析平台。

安装了5000多台在线测试设备，采集资源、环境、电性能、机械性能等7大类19种测试数据源，数据采集频次秒级，采集数据点超过 15 万点。每天采集数据量超过150GB。对数据处理采用数据湖技术，建立辐照、温度、光谱、反射率、衰减等40多种影响组件、逆变器、支架等产品性能的分析模型。

平台建立了多种分析报表，开展不同产品同一环境影响下分析对比，为电站产品的研发提供户外实证数据支撑；对各类光伏、光储电站集成系统技术进行多维度数据分析，为光伏、光储电站系统集成设计、设备最优配置提供户外实证数据支撑。

项目开发了一套实时在线测试分析系统，实现光伏电站全要素、全过程、全生命周期数据分析、生成报告，深入挖掘光伏电站运行数据，一是指导光伏电站产品选型和设计；二是可为光伏电站运维、提质增效等提供数据支撑；三是可为数字化光伏电站建设提供数据模型。

成效与启示

为未来我国光伏产业提供有力支撑

亮点一：“百兆瓦太阳能发电实证基地是全球唯一一个最大规模的太阳能发电综合技术的实证试验基地，不仅对整个太阳能光伏电站各种技术进行实际考证，甚至为中国乃至全球太阳能领域的发展都将作出重要的贡献。”

2017年6月27日至28日，由国家电投集团黄河公司承担的青海省重大科技专项项目“太阳能光伏发电试验基地”通过青海省科技厅组织的成果评价和验收鉴定，百兆瓦国家级太阳能发电实证基地总装机容量143兆瓦，由6个试验区和2个测试平台组成，设两座35千伏汇集站。将试验区发出的电能进行汇集后经35千伏架空线接入已建设的330千伏升压站。

亮点二：实证试验基地将诸多的光伏设计理念、设计方案进行对比分析，为光伏发电设备提供专业的野外测试、检验及实证对比平台。

在资源和气象环境完全相同的条件下进行长期试验检测，对各种类型的产品、设备技术、经济指标进行系统应用对比研究，为太阳能光伏发电行业从设计、安装、运行、维护、投资等方面提供实测数据支持；开展光伏试验示范与技术创新，促进技术产品的改进提升和市场应用推广；为光伏行业设计、设备研发、标准制定、生产运行管理、投资效益分析研究等提供实证平台，提出优化设计、指导设备选型、提高系统效率、降低投资成本，为最终实现光伏发电平价上网提供技术支撑。

亮点三：百兆瓦太阳能发电实证基地是目前国内最大的一个光伏户外测试对比平台，可谓是我国光伏发电的“百科全书”。更重要的是，这里采用的是德国弗劳恩霍夫太阳能研究所负责测试对比分析系统方案，获得的数据非常有研究价值和说服力，可以为下一步的技术创新提供重要参考，也为下一步青海光伏产业与国际开展合作交流搭建了平台。

亮点四：智能数据监测，创新科技引领。

百兆瓦光伏电站的数据对比分析、性能评估方法，在线监测系统方案设计，气象系统设计方案，解决了目前百兆瓦光伏电站组件及组串级实时在线监测技术难题；并在国内首次应用了诸多新型设备，解决了设备的施工和运维难题，编制了施工工艺标准和运维标准；首次采用了诸多新的设计理念和设计方案，如“平单轴+双面”组件、子阵布置屋顶设计等，解决了设计带来的各设备之间的匹配问题。

结语

光伏百兆瓦实证试验基地以科技创新为引领，成功地将光伏技术与可持续发展趋势相结合，取得了显著的成就。这一模式为其他地区提供了有益的经验借鉴，推动了光伏技术的创新和应用，同时促进了海南州社会经济的可持续发展。这一成功案例表明，光伏能源在可持续发展中发挥着重要作用，为未来的能源产业发展提供了有力支持。

光伏百兆瓦实证试验基地，既是国家级的实证试验基地，同时也是光伏领域的大数据平台，其所产生的数据和成果将对我国光伏建设从设计、建设、运维到科研都将有指导意义。

本文通讯员丨杨迪 蔡虎年 刘思静 刘广 王志宏

编辑丨王秋蓉

来源丨《可持续发展经济导刊》2023年10-11月刊

原文标题丨《光伏行业的“百科全书”——黄河水电共和百兆瓦太阳能发电实证基地的科技创新与示范价值》