《高海拔地区复杂地形上百兆瓦级大型光伏电站建设关键技术研发及应用》

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项目围绕高海拔复杂地形石漠化土地上建设百兆瓦级大型光伏电站在成本、系统效率、出力预测、运营管理、环境影响等方面存在的问题,通过以下措施,实现降低建设成本,提高发电效率、出力预测精度及运营管理能力,减少水土流失和改善生态环境:

(1)通过对高海拔地区喀斯特地貌复杂地形石漠化区域大型光伏电站的方阵布置、系统容配比、方阵间距、支架、安装方法等各设计子项进行集成创新优化,开发了光伏施工图设计软件、山地光伏支架和结构件,减少了方阵占地、设备和材料用量,延长了发电时长,提高了施工效率和质量,进而实现降低建设成本,提高发电效率。

(2)基于高精度数值天气预报数据、实测气象数据、电站运行数据,应用支持向量机SVM和BP神经网络等多种算法建立预测模型,对模型训练样本数据按天气进行分类、筛选、卡尔曼滤波处理,在消除奇异数据确保训练样本数据充足性、稳定可信、随机性的同时提高了模型泛化能力。采用网格搜索和交叉验证(CV)相结合的方法寻找模型中惩罚因子C和核参数g的最优值,并用历史同时刻最值对预测值进行修正,进一步提高模型预测精度。

(3)以本地综合自动化监控系统、光伏阵列监控系统为基础,基于云计算技术跨越多平台操作系统构建云端智能监控管理系统,部署了数据采集传输、存储、运算分析、展示查询等服务器,提高了电站运营管理水平。

(4)利用坐标解析法建立数学模型找到设备布置的最优位置,利用PVsyst软件模拟分析了光伏方阵内光照分布、阴影对系统失配的影响、组件离地高度对发电量的影响。通过静态控制和动态识别技术提高了系统匹配性,土建设计对地表扰动小,建立监测点,对电站范围内的水土流失和生态环境进行长期监测。

项目技术成果自2014年逐步应用于建水南庄300MW石漠化复杂地形山地光伏电站中,电站实现连续稳定、高效率、安全可靠长期运行,整体技术达到国内先进水平,其中建设成本降至7.46元/W(2015年),节约投资54,435.48万元,发电效率超过82.5%,超短期、短期出力预测月平均均方误差分别达到5.03%、14.72%,高于标准(NB/T 32011-2013)和电网考核要求(南方监能市场〔2017〕440号),技术指标达到国内领先水平。截止2018年3月底,已累计发电99,812.68kW·h、销售收入82,349.40万元、创税11,965.29万元、节约标煤32.9万吨、减排CO286.3万吨,较未建设光伏电站前,水土流失量降低了40%,草本层盖度和林草植被覆盖率分别提高至80%和37.24%,取得了良好的经济、环境和社会效益。

该项目已获软件著作权1项,授权实用新型专利5项,申请发明专利4项,发表学术论文10篇,企业技术标准2项。

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