基于平价上网的二类光资源地区智能光伏电站设计-solarbe文库

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基于平价上网的二类光资源地区智能光伏电站设计华能陕西发电有限公司交流人宋戈郑清伟华能陕西定边 60兆瓦风光互补光伏电站项目，场址位于陕西省定边县郝滩镇伙草涧村境内，西距定边县城约 70公里，东距靖边县城约 50公里，位于国道 G20南侧约 9公里，国道 G307东南方向约 7公里，交通便利。项目简介 -位置光伏电站场区平均海拔 1453- 1456米，地处北纬 37° 24‘ 。年太阳总辐射量为 6093.9MJ/m2，属于二类光资源地区。场地开阔，为积水盐碱地，地面生长少量荒草。工程采用 2回 35kV线路接入光伏电站西北侧约 8km处华能陕西定边郝滩风电场 110kV升压站。项目简介 -场地项目于 2019年 5月 9日开工， 9月 27日并网发电，目前正在开展工程收尾结算和达标创优工作。项目简介 -相关信息序号主要标段名称参建单位名称 1 勘察设计中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 2 工程监理成都交大工程建设集团有限公司 3 主体工程施工（含平单轴、固定支架）河南第二建筑集团公司 4 逆变器 PLC电力载波通讯、 4G无线通信、 AI并网算法、智能 IV诊断、大数据营维云中心华为 5 空地一体智慧运维系统北京金鸿泰科技有限公司 6 组件供货东方环晟光伏江苏有限公司 7 逆变器供货华为 8 设备监造、调试西安热工研究院静态投资 3.29亿元，铭牌单位投资 5483元 /千瓦，实际容量（不含组件背面容量）单位投资 4853元 /千瓦。工程要点总结 9612 提升发电量 9条措施适当容配比（ 1.131）、高效单晶叠瓦双面双玻组件、 1500V系统、最大化提高直流侧电压（每串增加 2块组件）、 50方阵采用平单轴自动跟踪支架、组串逆变器、减少失配（横四、一字接线）、部分方阵自动清扫（尾工项目）、部分方阵下发敷设反光膜（策划中）。智能化 6项设计逆变器 PLC电力载波通讯、 4G无线通信、 AI并网算法、智能 IV诊断、大数据营维云中心、空地一体智慧运维。 1个目的满足平价上网收益要求，树立二类光照资源地区光伏平价上网示范先例。（初步评估，目前已具备 0.3345元 /千瓦平价上网能力，具体数据正在收集） 2项持续开展工作完成集团公司科技项目；项目施工工艺非常好，正在创行业优质工程奖，力争国家优质工程奖。华能集团 -打造技术先进、转换效率高的国内首个二类光资源区平价上网光伏项目华能集团 -华能科技函〔 2019〕 595号文件 -“ 定边光伏先进设备及新技术的实证研究 ” 项目简介 -高标准工艺提升发电量措施 -适当提高组件与逆变器容配比，本工程 1.131（不含背面）发电量 PR 组件问题逆变系统问题电气连接问题 . . . 理论实际 80-85 问题大部分光伏装机容量 “虚胖 ”、 “大马拉小车 ”，实际效率 80-85。措施政策允许范围内，组件适当超装，提高发电量，降低单位投资，提高收益，降低度电成本。实施初步设计阶段，依据工程现状，对组件超配进行经济指标测算，确定合适超配容量。光伏发电站设计规范（修订中）要求不高于 1.8。发电能力远小于实际装机容量提升发电量措施 -适当提高组件与逆变器容配比，本工程 1.131（不含背面）受光照条件、组件衰减、灰尘遮挡、线路损耗等影响，光伏电站基本达不到满发，尤其是在辐射水平较低的地区，如果按照 11配置组件和逆变器，会造成逆变器的浪费。青海海西州乌兰地区某 45MW电站，在 5月某天晴天条件下输出功率曲线，在 13点时输出功率达到该月最大约 43MW，为装机容量的 95.5，发生在下午 1300。也就是说，即使在我国资源条件最好的地区，若不超配，光伏电站发电峰值也仅仅是达到铭牌容量。本工程组件超配 1.13，加上背面约 10增益，实际超配约 1.24。提升发电量措施 -双面双玻组件双面发电就是使光伏电池正反两面都具有吸收光能的能力并发电。目前主流的设备厂家都能制造双面双玻组件。 1. 使用寿命可达 30年，高于普通组件 5-10年； 2. 衰减比例低，较常规低 0.2/年； 3. 每年至少多 10（陕北荒地）的发电收益； 4. 高载荷、耐冲击、低隐裂风险； 5. 性能稳定，耐候优越，抗老化； 6. 融雪能力强，提前发电； 7. 无边框设计，减少积灰，易清洗。更高收益，竞价、平价光伏主要手段之一已经成为一张国家名片，极具竞争力。提升发电量措施 -叠瓦组件隐裂主要集中于焊带及电池片边缘进行扩散。电流沿着电池片主栅线导通，防止裂缝传播。短电池长度， 1英寸，限制裂缝扩散，减少隐裂区域。通过导电胶连接，形成一个 “网 ”状，保证电流导通。叠瓦组件，是将每一块电池片沿着垂直副栅线的方向，切分成六个大小相等的长条片，然后将每一小块电池条进行叠铺，中间使用导电胶进行粘连，类似于房屋瓦片排列，故称为 “叠瓦组件 ”。特点使用导电胶进行电池间连接，降低了每片电池的电流。采用并联电路设计，降低组件内部电阻，提升组件输出功率。使用无主栅电池设计，提升组件输出功率及发电量。提升发电量措施 -叠瓦组件并联电路设计叠瓦组件 6串并联电路结构设计 局部遮挡下电流更好再分配 抗阴影遮挡能力更强 6串并联设计数据来源 IHS Markit 提升发电量措施 -1500V系统双面组件 “ 平价上网 ” 1500V光伏系统成为首选方案 1500V逆变器份额预测（海外）双面组件市场份额不断提升成为主流数据来源 Bloomberg New Energy Finance 中国第三批应用领跑者组件应用统计双面发电组件的得标量约为 2.65GW，占总应用规模 532.35GW 1.8GW 0.85GW 99.9 动态 MPPT效率 99.8 MPPT效率更高工作时间更长，发电量更高更早启动更晚关机提升发电量措施 -双面组件专用 1500V单机 175kW组串逆变器专业逆变器与常规集中式逆变器仿真对比，系统效率提高 3.2 提升发电量措施 -提高直流侧电压（每串尽可能多接入组件）保证安全前提下，可以突破光伏发电站设计规范（ GB50797-2012）要求，每串尽可能多地接入组件。一般可以多接 2块，部分地区可以多接 4块甚至更多。光伏发电站设计规范关于每串接入组件数量计算要求如下每串多接入组件，能让组件工作电压更接近逆变器最佳工作电压，从而提高逆变器的转换效率。 1. 光照强度较强时，环境温度较高；环境温度较低时，光照强度较弱； 2. 规范计算方法是基于各种极值工况同时出现，现实中各种极限工况不会同时出现； 3. 具体需要设计院进行仿真模拟，结合当地类似电站经验数据，并经过逆变器、组件厂家确认后得出结论。至少可以多接入 2块本工程每串多接入 2块组件，提高系统效率约 0.3 提升发电量措施 -固定支架横四排布，一字接线应对组件高度不一导致的不一致性损失固定支架采用组件横向（适合于大部分组件，半片组件需要竖 2安装）一字形接线，同时将同一高度的组件接入一串。提升发电量措施 -50方阵采用平单轴自动跟踪支架夏季，自动跟踪发电能力远高于固定式，且具有明显的 “削峰 ”能力冬季，由于本工程纬度较高原因，自动跟踪发电能力略低于固定式。智能光伏设计 -智能光伏架构图智能化标准减少人的介入。智能化要求一体化集中管理智能运营。信息化、自动化是关键。智能光伏设计 -逆变器 PLC电力载波通讯技术常规 RS485通讯在光伏电站存在问题数据不精确、故障率高、通讯线路遭受强电干扰等。逆变器 PLC电力载波通讯技术最大传输速率高达 115.2kbps，传输距离可长达 1000m。节省客户在通讯线缆和施工上的投资，大大提升了电站的通讯可靠性和可维护性。智能光伏设计 -4G无线通信传统光纤环网在光伏电站存在问题部署复杂、维护困难、信息传输速率慢、丢包现象严重等。快速部署单站最大可覆盖范围 10公里，每基站（三扇区）可提供 60M bits/s 带宽，无需挖沟埋光缆。低时延，高安全 LTE无线端到端传输时延 50ms ，电信级设备安全可靠率达到 99.999。维护简单整体网络更扁平化，简单化。方便操作和维护；通道可维护，减少因设备故障造成的通信中断时间。智能光伏设计 -阻抗重塑的 AI并网算法，应对复杂电网环境随着定边新能源装机比例增加，并网稳定性成为重大挑战。本工程引入阻抗重塑的 AI自学习并网算法，融合动态阻尼适配、主动谐波抑制等并网算法，通过 AI自学习动态地调整电站本身的电气特性来匹配电网，保障在恶劣电网情况下稳定运行不脱网，从适应电网转向支撑电网。印度 100MW智能光伏电站，在弱电网情况下稳定并网宁夏 750MW智能光伏电站， 1万台逆变器稳定运行大数据智能学习，适应复杂电网场景建立精准不同类型并网场景、电站设计、电网运行工作点的数学模型，利用大数据训练最优并网控制算法普通工况电网普通工况电网钢厂、电气化铁道的电网钢厂、电气化铁道的电网弱电弱电网网长距离传输电网长距离传输电网混合混合电网电网智能光伏设计 -智能 IV诊断项目地址山西阳泉市采煤沉陷区项目规模 50MW 组件数量 168436块占地面积约 1700亩并网时间 2017年 7月 29日诊断组串 3960串故障组串 188串组串故障率 4.7 主要故障类型与故障定位电流失配（前后排遮挡）、组串开路（接入路数少）项目地址陕西省榆林市诊断组串数量 3102 故障组串数量 52 组串故障率 1.676 组件玻璃碎裂组件玻璃碎裂阴影遮挡组件二极管短路异物遮挡组件热斑组串电压异常 73.58 组件电流输出异常 18.87 组串最大功率点附近曲线异常 7.55 人工复检 100检测准确率光伏电站故障依靠人工巡检及分析难度非常大，效率低下，故障发现不及时。智能 IV诊断已经成熟大规模应用，准确、可靠、高效、及时。光伏电站主要故障分类智能光伏设计 -智能 IV诊断对比项传统 IV测试仪智能 IV诊断优势扫描便捷性需要拆装组件或其接线端子无需拆装组件或其接线端子便捷扫描一致性一次只能扫描一串组串，环境变化导致组串间对比存在不确定性一致性好，组串间对比准确性高可信扫描全面性抽检，目的性不强，漏检率高全电站扫描，无遗漏完整扫描实用性专业人员现场操作，操作难度及工作量大一键式远程操作，无需上站检测简单数据分析人工统计、分析 IV曲线数据效率低下自动分析 IV曲线、识别故障组串自动生成诊断报告自动发电量损失 100MW的电站，抽检 15发电量损失超过 1000kWh 无无损巡检时间 100MW的电站，耗时小半年十分钟左右快速组件衰减评估无法实现在线评估，数据准确，自动生成报告，长期存档。在线智能光伏设计 -高效的大数据营维云中心大数据营维云中心，实现生产、人员、资产和数据四个维度的全方位管理。总部专家和电站现场运维人员协同工作。通过营维分析系统和集团专家资源集中配置，实现了整个光伏电站由被动运维向主动营维的转变。