探秘青海光伏帝国

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       水与电，是当前人类所赖以生存的根基。在巍巍昆仑山脚下，她们如此从容不迫地相会了。

      探路者，青海——1.15元电价始末

       海拔3600米以上的青藏高原，冬天似乎更加寒冷。当载着我们的汽车驶出青海省海西州格尔木市，驶进柴达木盆地腹地的时候，大片的戈壁立刻映入了笔者的视野，天地的界线一时有些模糊。

       2011年的冬天很冷，格尔木更冷。据当地人说，十多年来格尔木2011年的冬天最冷。的确，零下二十多度的气温和凛冽刺骨的寒风让平常热闹的街头人员稀少，上午十点店铺都还未开门，下午五点不到就冷冷清清了。然而在这样的环境下，离市区30余公里的戈壁沙漠里——光伏电站施工工地上，有一群，不！有一个似乎不畏严寒、不畏风沙的团队，他们和她们仍然冒着寒风、冰雪及低氧奋战在工地上。

       确实，天地一线间，那成片成片蔚蓝色的“海洋”，让身处光伏世界的参观者，在那一瞬间，忘记了冬天的寒冷！

       这一切，还得从2011年的5月份说起。青海省发展和改革委员会的相关部门在2011年5月9日召开会议，向与会者转达了为推进落实签约项目而提供1.15元/千瓦时电价的信息。此次会议的与会者主要来自已经与青海省政府签署项目投资协议并拿到项目路条的企业，以及在青海省有相关光伏产业投资的企业。此次会议的规模并不大，参与企业不足二十家。这次会议之后，1.15元/千瓦时电价的消息，就不胫而走，越传越广了。
     实验者，青海——大规模并网电站建设上演“万人会战”
     有了电价，拿到“路条”。接下来，破土动工。（部分项目见表1）

表1 格尔木市光伏电站项目汇总表

序号	建设单位	建设规模	项目进展	总投资（万元）
1	中电投黄河上游水电开发有限责任公司	200MW	支架、光伏组件、逆变器、直流柜、汇流箱及数据采集柜已安装完毕，2011年10月29日首台逆变器并网，11月15日完成单体调试、11月25日完成330KV升压站建设。	320000
2	龙源格尔木新能源光伏发电有限公司	50MW	一期已并网发电，二期30兆瓦支架已全部安装完毕、组件已安装30兆瓦，2011年12月底建成发电。	85000
3	国投格尔木新能源开发有限公司	50MW	一期已并网发电，二期30MW于2011年12月中旬建成。	80000
4	华能格尔木光伏发电有限公司	50MW	一期20兆瓦已全部并网，二期30兆瓦建设完成、电气设备已就位、电缆铺完成，2011年12月15日建成并网。	77000
5	青海百科光电有限责任公司	10MW	青海山一中氚格尔木一期10兆瓦光伏电站项目建设完成。	17000
6	中国华电工程集团有限公司	10MW	10兆瓦电站2011年11月底建成。	18000
7	青海省发展投资有限公司	5MW	项目于2011年11月底建成。	11000
8	青海钧石能源有限公司	10MW	35KV线路及电站于2011年12月15日建成。	18000
9	国电电力青海新能源项目筹备处	10MW	2011年11月中旬建成。	19000
10	青海新能源有限公司	10MW	2011年12月15日建成并网。	17000
11	浙江正泰太阳能科技有限公司	20MW	2011年11月底建成并网验收。	40000
12	三峡新能源格尔木发电有限公司	10MW	2011年12月中旬建成并网发电。	20000
13	大唐山东公司青海项目筹备处	20MW	2011年11月15日开始进行通讯设备对调及项目整体验收工作，11月底建成并网发电。	32000
14	青海大唐国际能源项目筹备处	20MW	110升压站内部电器设备已安装完成，2011年11月20日具备并网条件，11月底建成并网发电。	36000
15	青海水利水电集团	20MW	2011年11月中旬具备并网发电条件。	15000
16	北京北控绿色科技产业有限公司	20MW	23个逆变室主体、综合楼已完成，电缆铺设完毕，2011年12月10日建成。	32000
17	青海京能建设投资有限公司	5MW	5兆瓦基础浇筑、电池板、支架已安装完成，综合楼配电间在进行二次接线、35千伏升压站已完成，在进行电器设备接线工作，2011年12月中旬具备并网发电条件。	34000
18	青海山一中氚太阳能电力有限公司	10MW	2011年11月15号开始安装，11月底110升压站建成投运，12月底建成并网发电。	14400
19	神光新能源股份有限公司	3MW	2011年12月中旬建成。	7800
20	阳光能源（青海）有限公司	20MW	2011年12月中旬建成。	36000
		合计5550MW		9．05亿元

    在青海省大规模光伏电站建设中，除了电站开发商以外，组件和逆变器供应商也非常有赚头。据了解，此次投标选出的组件供应商，平均供货价格约为8.5~9元/W，这可以为供应商带来10%的毛利率。在这样的组件价格水平上，按照执行1.15元电价标准，一些电站核算的内部收益率基本可以超过10%；如果1.15元的电价可以执行15年，内部收益率甚至可以达到15%以上。一家电站项目经理表示，“内部收益率还要看融资情况，目前利息比较高，贷款也需要项目获得审核后才能获得，目前看并不明朗。我们做了多种金融模型，基本都高于8%。”在调查中大多数电站业主普遍预计收益率在8%~12%之间。

    格尔木是全国光照资源最为丰富的地区之一，年日照时数在3200~3600小时之间，年总辐射量可达7000~8000兆焦耳/平方米。辖区总面积11.89万平方千米，其中未利用的荒漠化土地约3.8万平方千米。大部分地区地广人稀、土地平坦、地质结构稳定，可为大型并网光伏电站建设提供较好的土地资源。
　
    另外，格尔木电网优势十分明显。格尔木地区电网供电电压等级为330/110/35/10千伏，西宁至格尔木750千伏输变电项目已经成功并网，青藏±400千伏直流联网及一批330/110千伏输变电项目，使格尔木电网骨架更趋坚强，电源结构更为合理。

    根据《格尔木光伏发电总体规划》，今后20年，光伏电站规划范围西至甘森，东到大格勒，沿109国道、格茫公路两侧规划场址9处，总用地面积475平方千米，总装机容量1187.5万千瓦。按照综合投资成本2.5万元/千瓦计算，总投资近3000亿元。按照集中连片开发、分期建设的原则，近期，当地政府规划建设格尔木东出口光伏产业园区，该园区占地面积约150平方千米，同时兼顾南出口光伏发电企业。远期，规划建设大勒滩、大格勒、中灶火、乌图美仁、塔尔丁及甘森光伏发电产业园区。

    就在笔者2011年12月份在格尔木深入调查电站期间，身边仍不时有一辆辆土方车，满载着沙石开向远方。而在电站现场，看到最多的是汇流站、升压站及变电站的建设工人在忙碌着。没能感受到7、8月份时“万人会战”的壮观场景，笔者着实有些遗憾，不过，看着脚下厚厚的沙漠及眼前一眼望不到边的电站，那时战斗的“激烈”状况也就不难想像了。

    以黄河水电公司格尔木200MW并网光伏电站为例。该并网光伏电站是世界上一次性单体投资规模最大的光伏电站。工程总占地面积达5.64平方公里，主要由生产区和管理区组成。在方圆6平方公里，开车绕一圈大约至少需要半个小时以上的沙漠上，同时进驻的13个施工队开始日夜赶工，最高峰时有6000人同时施工，只为在2011年9月30日之前建成并网，以获得发改委承诺的1.15／千瓦时的上网电价。

    2011年7月29日青海省环境工程评估中心提交了《青海大唐国际发电格尔木20MWp太阳能并网光伏发电项目环境影响报告表》这一技术评估意见。该工程建设地点位于青海省海西州格尔木市东出口约30公里处，采用分块发电、集中并网发电模式，其中多晶硅电池组件选用235W的规格，组件数量为852480块，组件基础344616个。200MW电池方阵由192个1MW电池子方阵阵列组成，每1MW配2台500kW逆变器，1台1000KVA箱式变压器。每个光伏电池子方阵由光伏电池组串、汇流设备、逆变设备及升压设备构成。项目主要建设内容包括：光伏组件基础工程；安装光伏阵列、逆变器、升压器，敷设电力电缆；建设综合楼、水源、泵房、事故油池、厂区道路、入场道路及围墙等。该项目总共用了384台500kW逆变器,工程年平均上网电量31720.55万kWh，设计服务年限25年。建成后的黄河水电公司格尔木200兆瓦并网光伏电站将并入青海省电网，通过330千伏出线系统接入附近主干电网。

    另经调查得知，该项目支架供应方为江西古林、安泰科、安必信、水电三局、水电四局及金海新源；组件供应方为天合、尚德、英利、晶澳、亿晶及锦州锦懋，其中光英利一方就提供了近110MW组件；3072台汇流箱供应方为许继集团、中环光伏、北京意科、金海新源、江苏兆伏及国电南自；直流柜供应方为金海新源、珠海瓦特、科士达、江苏兆伏、国电南自、江苏日风及顺特电气；逆变器供应方为江苏兆伏、阳光电源、科士达、许继集团、江苏日风、南京冠亚、山亿、广东易事特及中电普瑞；箱式变电站供应单位为江苏华鹏、常州特变、宁波天安和顺特电气；电站监控系统由南瑞提供。    此外，该项目电站设计单位为中国水电顾问集团西北勘察设计研究院；土建施工单位为水电四局、中色十二冶、葛洲坝电力、青海建设、水电十五局、八冶建设、甘肃同舟及四川金兴；机电安装单位为水电三局、葛洲坝电力、中环光伏、青海建设及水电四局；升压站机电安装机构是青海火电工程公司。黄河水电公司格尔木200兆瓦并网光伏电站单位千瓦静态投资为15994.86元人民币/kW；单位千瓦动态投资为16426.82元人民币/kW，项目总投资近32亿元。负责整个工程建设管理的是黄河水电公司工程建设分公司。

    据项目建设管理方介绍，项目施工期间，在每天早晨9点钟由工程建设分公司组织的现场例会上，每一个子阵支架到货情况，每一个子阵目前工程进展，每一区支架与基础桩焊接情况，以及每一方阵焊接设备配备、焊接人员调配情况等，都是会议要研究的内容。每一个环节每一个工序，都不容许有偏差。

    由于黄河水电公司格尔木200兆瓦并网光伏电站建设场址区地层至上而下由粉细砂层和砾砂层透镜体构成，粉细砂层的结构松散，承载力低，压缩变形大，容易形成塌孔。相比之下，砾砂层透镜体承载力较高，工程性能较好，然而在施工中，手风钻遇到第二层就打不动了，地下沉积太厚不说，而且有些埋在沙土内的石头也成了施工障碍。当经过现场实验最终确定钻孔器械后，手风螺旋钻开始大显伸手，遇到地层下的岩石，建设者就用工具将岩石打碎，再从洞口一勺勺掏出，继续打钻。为预防塌孔，现场通过采用提前注水等方式，有效解决了塌孔的问题。

    环网柜带电工作，直流柜带电工作，逆变器带电工作，110千伏升压站倒送电成功……随着一项项设备带电运行，2011年10月29日14时58分，世界上一次性单体投资规模最大的光伏电站——黄河水电公司格尔木200兆瓦并网光伏电站进入并网调试及试运行期。

    龙源格尔木格尔木光伏发电一期20MW工程已经成功并网发电，二期30MW项目位于青海省海西州格尔木市东30km、109国道以北1.5km处，紧邻一期东侧。该项目安装235W多晶硅光伏组件129312块。采用3回35kV集电线路方案，新建一座110kV升压变电站，安装一台63MVA主变，项目电能最终以一回110kV线路接入当地电网。该项目占地面积1150516m2，总投资60916万元。

    青海所有光伏电站项目中，各子项基本以招投标为主。相比于组件、逆变器等分开招标，EPC（工程总承包）模式此次并不太常用。中环光伏中标黄河上游水电75MW的施工工程，其负责人表示，系统总承包的方式对于投资、建设进度和系统性能未必是最佳，况且项目方认为总承包风险太大。

    国电光伏系统集成公司此次获得了数十兆瓦的EPC项目。这家公司由国电光伏、中电科技第十一研究所、羿飞新能源及科诺伟业共同出资成立。该系统集成公司除了获得青海省大量项目外，也吸引了大量人才，中环光伏等系统集成商的多名骨干员工也相继跳槽至这家拥有多方背景的新公司。

    据了解，并不是所有项目都通过招标方式开展，在时间紧急的情况下，邀标成了一个不错的选择。邀标能更快得达成价格和供货协议，但是这种方式也存在风险。

    用不着一一例举，正是这些脚踏实地、甘于奉献的建设者，用激情与汗水谱写出新时期绿色新能源建设的辉煌篇章。谁说“青海城头空有月，黄沙碛里本无春。”当数千建设者以广袤的戈壁荒漠为家，在堪称国内之最、世界首例的光伏城克服重重困难，攻坚克难时，这曾经荒芜寂寥的大漠，迎来的必将是一个崭新的绿色新能源的春天，青海省也必将成为中国大规模光伏电站建设的先锋。

    冲锋者，青海——并网，不是件容易的事

    当40多座共计1010MW的电站全部建起来后，并网问题也就凸显在了所有业主面前，这将是青海电网第一次大规模接入近千兆瓦级的光伏电站。大规模光伏电站并网面临的最大难题，是如何保证电网的安全稳定运行。

    另外，光伏发电具有随机性、间歇性和周期性特点，目前光伏发电电力尚不能参与电力平衡并进入发电计划安排。光伏发电电力的消纳，只能按《可再生能源法》的要求，并网后由电网公司全额收购。光伏发电只能在白天，夜间辐照度为零，出力也为零；日出后太阳辐射逐渐增强，到中午时分达到高峰。光伏电站随着辐射增强而出力增加，所以中午时分达到最大，在此时，电网中其他电源需要调整出力，让出负荷由光伏发电供电；当云层飘过时，光伏电站出力迅速下降，其他电源的出力必须相应增加，补充光伏发电减少造成的电力觖额。光伏发电上述特点决定了电站在并网运行时，必须由其他常规电源为其有功出力提供补偿调节，以保证对用电负荷持续、可靠、安全地供电。这种对光伏发电有功出力的补偿调节，可以看成对负的负荷波动的跟踪，也就是我们所说的对光伏发电的“调峰”。为光伏发电准备的可调容量，是电网接纳光伏发电能力的考核条件之一 。    此前，作为整个青海省光伏电站并网工程的总负责方，青海省电力公司召集设计、施工、验收单位及40家新建光伏电站的企业负责人共同研究海西地区新建光伏电站的并网工作，进一步明确双方职责，为光伏发电企业提供技术服务支撑，全力做好海西地区各光伏电站有序并网工作。

    青海省电力公司为扎实做好光伏电站并网的服务工作，针对上述情况，实行并网服务项目经理负责制。项目经理全程协助办理新机并网业务和发电业务许可证，组织开展并网工程验收工作；定期组织召开并网工程协调会，由专人提供业务咨询与服务，协助解决工程建设中的实际困难和问题；编制光伏电站《新机并网服务指南》，加强并网技术规定宣传，主动提供技术支持，并提前组织并网工程机构初步验收工作，加快工程建设进度，推动新能源的建设发展。为了规范光伏电站并网技术条件，防止大规模光伏电站脱网问题的发生，青海省电力公司联合中国电科院、国网电科院及部分光伏发电企业共同开展了大规模光伏电站并网技术专题研究，配合西北电监局编制了《西北区域光伏电站并网管理暂行规定》，为光伏电站配套工程设计、验收及投运标准的确立打下了基础。同时针对大规模光伏发电并网运行的形式，进一步规范并网管理制度，先后发布了《青海电网光伏发电调度运行管理规定（试行）》、《青海电网光伏电站并网验收细则》及《关于加强青海光伏电站并网检测安排的通知》等相关文件，开展了“大规模光伏电源接入海西电网后电网安全稳定评估及策略研究”的完善工作，明确了SVC、稳控装置、保护、通信及自动化的配置要求。除此之外，青海省电力公司还进一步提高光伏短期和超短期功率预测精度，开展大规模光伏电站电压无功控制技术研究，并结合风电场建设，研究光伏电站、风电场与电网协调运行的关键技术，实现新能源电源与常规电源的协调运行。

    在格尔木市东30公里的戈壁滩上，一座崭新的330千伏变电站已经拔地而起，它有一个吉祥的名字“聚明变”，作为柴达木光伏电站群最为重要的配套电网工程之一，它最终将汇集接入13家光伏电站。而从2011年7月5日开工到变电站投运，青海省电力公司仅用了短短5个月时间，就完成了这座330千伏等级变电站建设任务。同时，青海省电力公司还承建并圆满完成了黄河水电集团格尔木200兆瓦光伏电站110千伏临时送出工程和330千伏送出工程，完成多项线路、变电站间隔改造任务，连续创造青海电力工程建设史上新的奇迹。
　
    为确保光伏电站顺利、有序并网投运，国家电网青海省电力公司成立海西地区40座光伏电站并网工程启动验收委员会，下设安全监督组、竣工验收组、启动指挥组和生产准备组，全面负责协调工程竣工验收、调试、启动投产、试运行等各阶段的事宜。

    12月的高原寒风凛冽、哈气成冰，在格尔木、德令哈、乌兰、共和等不同地区的光伏发电项目建设现场，青海省电力公司三支光伏电站并网工程检验小组始终工作在一线，对尚未并网发电的30个光伏项目进行全面核查，通过初验、复验、并网启动等过程和大量细致的现场工作，掌握了各光伏电站的实际工程进度，及早发现工程缺陷并提出整改建议，为后期并网验收和启动投产做好了各项准备工作。

    青海省的光伏发电采用就地平衡为主的调度模式，或称作省内平衡模式，该模式有三种方式：

    第一种方式，现阶段是将光伏发电电力电量在整个青海省电网内进行平衡，实施统一调度分配、同一共享备用容量，一方面可减小光伏发电对地区电网的影响，另一方面可以利用青海省电网调峰容量，实现资源合理配置，这也符合节能调度、经济调度的原则。这种方式下可以优化系统的开机方式，避免了省内平衡光伏发电时预留调峰容量过大的浪费。

    在这种调度模式下，可以充分挖掘青海水电的调峰能力，便于在光伏电站出力发生突变时实施实时电力电量交易。

    第二种模式，今后随着青海光伏发电规模的进一步发展扩大，在光伏发电电力和电量达到比上阶段更大的规模时，除了在青海省电网内进行平衡之外，还可以积极利用西北电网进行平衡。这种调度模式相当于在更大的电网内消纳光伏发电的电力与电量，进一步降低了光伏发电的不确定性和对电网运行的影响，可以实现资源的优化配置。不利的因素是进行西北全网平衡需要进行频繁的实时电力电量交易，在目前市场体制尚不健全的情况下实施难度比较大，如何引导西北其余省份消纳光伏发电电力电量是一个需要解决的问题。

    第三种模式，今后随着青海省柴达木盆地“千万千瓦级”光伏发电基地的建设及大规模光伏电站的并网发电，除了在西北电网内进行平衡之外，还可以考虑利用直流外送通道在整个国家电网层面进行平衡。这种调度模式相当于在更大的电网内实现能源资源的优化配置，能够有效地解决能源资源的大规模、远距离、低损耗传输问题，显著提高发电设备的综合利用效率、电网的传输效率和用户的电能使用效率，充分发挥电网的节能增效作用。但是由于青海地区光伏电站处于电网末端，利用全网调峰来平衡光伏发电的波动时，可能会造成 电网某些环节出现输电瓶颈，因此为了配合光伏电站的大规模开发与利用，青海省电网需要切实加强电网建设，消除输电瓶颈；调峰过程中若电网中枢点电压异常或输电线路过载，需限制包括光伏发电和常规电源在内的机组出力或开停机。从技术层面分析，青海省750kV电网“十二五”目标网架可以提供电网保障，并利用青海省电网强大的水电调峰能力，确保青海省电网内部分地区电网中大规模光伏发电的开发利用与送出。

     除此以外，青海地区并网光伏电站必须考虑在国家层面内进行分配。青海地区光资源蕴藏量极为丰富，预计到2020年，青海地区光伏电站总装机容量将达到750万kW。为保证青海省光伏发电全额收购与消纳，当青海地区光伏电站集中大规模开发和投产时，光伏发电电量仍然全部由所在网省消纳，会在技术和管理层面上存在较大困难，需要在全国范围内进行配置。

    不过，最近一条消息值得关注。中国《风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发》课题在甘肃正式启动。这个课题由国家电网甘肃省电力公司和国家电网电力科学研究院、清华大学、华北电力大学、上海交通大学及许继集团等６家单位共同承担。企业和科研院校联合就新能源并网运行控制关键技术进行攻关，足见中国政府对发展新能源的重视。中国为这个课题投入科研资金将近8000万元。国家“863计划”智能电网主题专家组组长、清华大学电机系主任闵勇说，这也是“十二五”期间国家首次将电网项目列入“863”计划。《风电场、光伏电站集群控制系统研究与开发》共分为６个子课题，将以酒泉千万千瓦风电、百万千瓦光电基地为控制目标，重点研究大规模风光电集群的安全稳定控制策略，建设酒泉风电场、光伏电站集群控制系统，全面提高大规模风光电集群响应大电网调度的能力，缓解大规模集中开发可再生能源与电网协调的矛盾。

    大规模并网，青海冲锋在前！

    后记

    就在笔者截稿前，青海省科技厅、青海省发改委在北京联合组织召开了青海省大型光伏并网发电技术研讨会。科技部高新司、国家能源局新能源司及国家电网公司发展部等单位的有关同志参加了会议。青海省省委常委、常务副省长徐福顺同志出席会议并发表了重要讲话。会上宣布成立了青海省新能源开发建设协调领导小组专家指导委员会。来自中国科学院电工研究所、中国电力科学研究院和青海省电力公司的三位专家分别以《青海省大规模发展并网光伏系统的思考》、《光伏发电对电网的影响及对策》、《建设坚强智能电网，促进光伏健康快速发展》为题作了主题报告，科技部高新司有关负责人介绍了“十二五”期间科技部在光伏领域的战略规划及布局等有关情况。

    另外，由青海省组织申请的国家863计划重大项目“大型光伏并网系统设计集成技术研究示范及装备研制”获科技部批复，首期获得国家科研经费3600万元。这一项目针对国家中长期科学和技术发展规划纲要的要求，开发具有国际水平的光伏系统集成与工程技术、成套关键设备，以建设百兆瓦试验示范电站为依托，建立国际水平的光伏系统及平衡部件实证性研究示范基地，为中国光伏技术规模化利用和成为光伏产业强国提供了技术支撑。

    作为国家推动新兴能源产业发展的“大试验场”和“大研究基地”，青海，确实让人看到了希望！