并网光伏电站性能质量问题分析及保障-solarbe文库

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并网光伏电站性能质量问题分析及保障,甘肃省水利水电勘测设计研究院总工程师孙江河 2015.8.19,影响光伏电站性能质量的关键因素分析,光伏电站性能质量现状与评判标准,目录,1,2,3,提高光伏电站性能质量的关键措施,,光伏电站性能质量问题现状,,组件质量参差不齐，隐裂、PID等造成组件性能不高劣质汇流箱故障率高，常常造成严重后果逆变器关键器件鱼龙混杂，故障频发，发电量损失严重,施工是造成电站质量问题的重要来源，不专业、监管不力、审查不严等设计的不合理也给光伏电站带来质量问题，包括电气连接设计、组串配置设计等,运维人员专业素养不高，误操作监控故障频发，监控后台问题多,,同一地区不同电站，因性能质量不同导致发电量差异很大,2014年10月并网,2014年全年，A电站比B电站单位年发电量高3.79，且由于A电站比B电站早并网1年，若考虑到组件的首年衰减率（通常按照2计算），A电站比B电站年平均单位发电量高5.79,发电量情况,,光伏电站性能质量综合评判标准系统综合能效比（PR）,光伏电站性能指数Performance Ratio（PR）,公式分析 ①PR排除了太阳能资源的差异。②PR没有排除温度的差异。 PR值是输入、输出综合计算的结果，能够公平客观地评判光伏电站系统的建设和运营水平。,PR的影响因素（1）过程损耗组件衰降、遮挡情况、光反射损失、MPPT误差、故障情况和运行维护水平等（2）节点损耗组件串并联损失，逆变器、变压器等关键设备的效率损失，温升损失、线路损失（3）可控损耗主要是设计、建设、运维这些环节的操作质量，直接影响系统的PR值。,,PR是影响电站收益的重要因素,,LCOE,,生命周期的总成本,生命周期的总发电量,初始投资总成本运维总成本 – 系统残值,生命周期预计总发电量 * （1-总衰减率）,,,,,,提高系统总发电量,提高平均发电效率（PR）（环境影响灰尘朝向遮挡设备选型逆变器组件系统设计优化布局减少失配）其它因素（电网接入风险设备可靠性）,降低系统总成本降低初始投资成本（设备成本系统其它成本）降低后期运维成本（设备可靠性设备数量设备成本智能运维）,,电站设计的基本原则围绕最低化度电成本（LCOE）,,,光伏电站性能与质量评估方法,影响光伏电站性能质量的关键因素分析,光伏电站性能质量现状与评判标准,目录,1,2,3,提高光伏电站性能质量的关键措施,影响光伏电站质量的关键因素分析,,PR80,影响电站质量的主要因素,,,光伏组件常见品质问题,组件碎裂,焊锡堆积,密封材料失效,组件内有异物,组件划痕,断栅,硅胶未固化,色差,,光伏组件常见品质问题PID衰减,,逆变器品质不同的拓扑设计影响逆变器的稳定运行,模块并联设计,,,,举例采用两个250kW模块并联，每个250kW模块由3*3个450A的IGBT组成，并联方案易导致如环流、电流不平衡等故障，且系统转换效率低,,,逆变器品质不同IGBT的选型对于逆变器的可靠性影响较大,S1厂家IGBT选型方案,S2厂家IGBT选型方案,FF1400英飞凌第四代IGBT,P4芯片，关断特性更好，可靠性更高,FF450E4芯片，关断特性较硬,白模块故障率偏高,PrimePack封装，内部采用叠层母线设计,EconoDual封装，采用铜质绑定线,爬电距离、电气间隙相对较低,高爬电距离、高电气间隙，寄生电感低,,逆变器品质白模块故障率高， IGBT现场损坏,,逆变器品质产品工艺参差不齐,A厂家逆变器内部工艺,B厂家逆变器内部工艺,,逆变器品质不同的散热系统设计,风机个数8台，风扇多，可靠性降低风道设计前面进风、侧面出风，散热效率低，机柜底部风扇散热为垂直风道，与模块散热的水平风道会出现串扰,A厂家500kW散热方案,B厂家500kW散热方案,风机个数2台风道设计垂直风道，符合空气对流原理，散热效率高；风机工作于冷风区，风机寿命长,,逆变器品质不同散热方式导致逆变器关键部件温升差异,根据电子器件寿命10度法则温度每升高10℃，器件寿命将减少一半,内部环境温度高12-15℃,交流滤波电容高21.7℃,滤波电抗器高21.4℃,直流母线电容高17.6℃,三相IGBT模块高27℃；,,实际测试结果显示，同样的45℃环境温度下,测试点,,逆变器品质散热差导致逆变器高温时降额运行,2015年7月17日，从上午1137分至1336分出现降额运行数据来源电站监控系统记录,宁夏某电站，由于逆变器散热差，在夏天中午11点至14点间出现大范围降额现象，降额导致发电损失占年发电量约1,,,逆变器品质电网友好性是电站安全质量的重要影响因素,,高低电压穿越要求,,逆变器品质逆变器的可维护性差异,功率模块抽屉式设计，方便维护,模块更换仅需30分钟,分立式设计，模块的安装工艺要求较高,,且安装费时，维护困难，对维护人员的专业性要求很高，维护时间3小时,核心部件更换及维护,A厂家,B厂家,,设计方案不同的地形会导致系统线缆损耗相差很大,I类地形规则方形区域，,III类地形类似梯形，,II类地形长条不规则,,设计方案同容量子阵不同的布局，系统线缆损耗相差较大,道路设计、箱变的位置、以及线缆的敷设等设计，会导致系统线缆损耗差别很大，影响系统发电量,,设计方案设计时未充分考虑到遮挡问题,各种类型遮挡问题，给电站带来发电量损失，影响电站质量,,施工管理粗糙施工带来严重质量问题,,不规范操作,不规范操作,组件乱置,二次运输不规范,,施工管理粗糙施工带来严重质量问题,插头虚接,接线未紧固,支架底座缺陷,螺丝未紧固,极性反接,接线松动,,运维管理不及时对电站质量的影响,长满草还无人处理,长期未清洗,绝缘损坏无人更换,接地断裂没有及时处理,油枕漏油无法发现,,运维管理常见的其他问题,影响光伏电站性能质量的关键因素分析,光伏电站性能质量现状与评判标准,目录,1,2,3,提高光伏电站性能质量的关键措施,,提高光伏电站质量的关键措施,关键措施,精细化施工严格管控,选取高品质部件,,选择优质组件,组件常见的质量问题有一致性差、过度衰减、报废等,,选择认证齐全、质量报告较优的厂家,保证组件优质,选择资质好、专业强的企业，施工前抽检组件、培训施工人员，整个过程现场监造,防止运输、转运过程的装卸造成组件损坏,关注组件的“非关键部件” ，比如背板材料、玻璃、边框等,保证生产质量、出厂检测,,逆变器选型，关注关键品质因素,可靠性高的逆变器,转换效率高的逆变器,,减小系统损耗，提高系统能效（PR）,,系统故障率低，提高系统能效（PR）,过载能力强的逆变器,,可进行超配，提高系统发电量和系统能效（PR）,高、低温运行能力强的逆变器,热设计高效、智能的逆变器,集成度高的逆变器,,适应西北的极端天气，提高系统能效（PR）,,器件寿命长，提高系统可靠性和系统能效（PR）,,故障快速定位，易于运维和提高系统能效（PR）,,评估光伏电站地形，选择合适的逆变器方案,场地的类型不同,,因地制宜选择不同的建设方案和逆变器方案,,多风地区组件、支架设计考虑强风,潮湿多云天气对组件多重影响,精细化设计准确评估光伏电站环境因素和极限情况,茂盛植被的影响遮挡及冬季火灾,早晚远处山峰对组件的遮挡,,精细化设计合理的子阵设计及布局,箱变位置、线缆敷设路径影响到系统直流侧的整体损耗和系统电缆的成本,√,,精细化设计合理设计阵列间距,阵列间距设计原则当地冬至日真太阳时0900-1500的6小时内前后阵列互不遮挡的最小距离，在土地资源较为丰富地区，可需综合考虑土地价格和地面平整因素，适当增长前后组件互不遮挡的小时数,,,,精细化施工，严格的监管流程,关键生产设备的和测试设备的记录,采购和进货检验关键元器件/部件核查,产品的例行检验和确认检验，必要时进行抽样检测,检验、试验等仪器设备的校准,监管成品的包装、搬运和储存,1,2,3,4,5,加强生产过程的日常监造事项,,精细化施工，严格的监管流程,保证支架的实际倾角与设计在误差范围内,严防现场随意改变线路的配置及走线方式,严防各厂家、各型号组件在同一子阵中混用,监管各设备的接地方式、接地线径与设计一致,防止线缆的弯折超过其允许范围,防止单根线缆用的密封套中装入多根线缆,不合适的卷线（在有闪电的情况下，会产生感应电压）,严格控制扎带的松紧程度,其它,,关键设备质量监造产品抽样应融入到监造的各个环节,,智能化运维基于大数据平台的智能化运维系统,,基于大数据平台的智能分析，实时监控系统PR等关键指标,系统效率的实时监控分析,显著损耗的计算分析,对显著影响因子，制定合理的维护方案，提高电站的系统效率,关键监测指标优化和细化分析,不同工况下系统效率的统计分析,纵横对比，分析系统效率的规律和影响因子,反馈到设计阶段，提出优化性措施以提高系统效率,大数据平台分析,,智能化运维实时监测每个组串的运行状态,实时检测实时采样每个组串的电压、电流信号，并将数据上传至后台监控管理系统，用于进一步分析处理智能分析通过不同组串之间发电数据对比、与当前辐照度下理论发电量数据及历史数据对比，确定运行是否正常，是否需要清洗、组件衰减故障定位快速定位到故障组串的位置，缩短故障排查时间，减少发电量损失,集中式方案通过智能汇流箱实现组串检测,组串式逆变器本身具备组串检测功能,,精确的故障定位，快速发现故障点，高效运维,谢谢,