日本半田光伏电站:综合控制23台PCS,实现卖电量最大化

来源:日经bp社发布时间:2015-10-16 09:52:15

主站点控制器(Main Site Controller,以下MSC),是将通常单独工运行的多台PCS,结合整个光伏电站的发电状况加以综合控制,从而使电站的并网输出最大化的方法。

爱知县半田市输出功率约19.5MW的“半田光伏电站”(图1)。

 

 

图1输出功率约19.5MW的“半田光伏电站”业务资金由基金提供,

三井物产集团从开发直到运营全程负责(摄影:上为三井物产Plant Systems,下为日经BP)

电站的业务主体是以企业年金等出资的投资组合(基金),三井物产集团一揽子受托负责开发及运营。用同样的方法,已经组成投资基金,分3期开发了28处、合计输出功率约96MW的光伏电站

即使有阴影遮挡也要多设置电池板

电站建在半田市上滨的丰田自动织机所有地上。半田市位于以日照条件好而闻名的知多半岛的一角,适宜光伏发电。

因EPC(设计、采购、施工)服务由千代田化工建设担任,由其介绍,决定将该土地用于建光伏电站

由千代田化工建设提议,采用了Solar Frontier的太阳能电池板,东芝三菱电机产业系统(TMEIC)的逆变器。

因土地是原中岛飞机公司飞机工厂的一部分,现在有一部分由丰田自动织机用作起重机等的培训基地和旧车仓库等。闲置区域出租用于建光伏电站(图2)。

 

 

图2:租借丰田自动织机的闲置地设置因是原中岛飞机的飞机工厂的一部分,

靠近半田市的市中心(摄影:三井物产Plant Systems)

虽然是工业用地,但因靠近半田市的市中心,西侧和北侧遍布住宅区。据称因此租借费相对较高。

半田光伏电站因输出规模大、土地成本也高。因此,为了最大限度扩大收益而采取了一些措施。

一是尽可能提高太阳能电池板相对于逆变器额定输出功率的最大输出功率,即“过载”的比率。二是采用对多台逆变器加以综合控制的“主站点控制器(Main Site Controller)”方式。

相对于并网功率14.49MW,太阳能电池板的最大输出功率约为19.57MW,过载率约为1.35倍。在23万1346m2的土地上,设置了11万8624张输出功率165W的CIS型太阳能电池板。

原来就采用远程控制,追加负担小

主站点控制器(Main Site Controller,以下MSC),是将通常单独工运行的多台PCS,结合整个光伏电站的发电状况加以综合控制,从而使电站的并网输出最大化的方法。

当每台PCS都有可超过额定输出的过载功能,且在光伏电站处于过载状态时,对因云或影等影响而导致PCS的发电输出降低的部分,可由其他有余的PCS输出来弥补,从而使整个电站的发电量达到最大。

北美的光伏电站等已有采用的例子,TMEIC也面向日本推出了产品。半田光伏电站的采用在日本是首例。

三井物产Plant Systems表示,从基金运营要使投资效率最大化的观点出发,原本就关心综合控制。于是,在在千代田工业的提议下,遂决定采用。

要导入MSC,除了综合控制器外,还需要PCS都可单独远程控制的框架,而这是需要成本的。

关于这一点,三井物产集团原来就在以基金开发、运营的所有光伏电站,都采用了PCS可远程控制的设计(图4)。

 


 

图4 采用了MSC的TMEIC的PCS(上)和PCS上可远程监控系统的装置(下) 在基金开发、运营的所有光伏电站,都采用了每台PCS都可远程控制的设计。该系统与MSC联动。(日经BP摄影)

请PCS等发电系统厂商开示了通信协议(通信流程和方法),使用三井信息的系统来作远程控制。据称因应用了这一远程监控系统,才得以用较小的成本实现了MSC。

因为与需要准备新的控制通信及系统相比,只需将决定要导入的远程监控系统与MSC联动就可以了。

卖电量约增4%,年约增收400万日元的主要原因

具体就是令交换远程监控的信息网关(在通信流程等不同的设备之间交换信息的系统)与MSC的控制装置PLC(可编程逻辑控制器)与MSC的控制装置——PLC联动图5)。

 

 

图5:在逆变器的机壳上设置的主站点控制器用PLC

中央的蓝色设备为PLC(摄影:日经BP社)

因采用了MSC,各台PCS的远程控制,不仅此前以三井信息的远程监控系统可实现的开、关,还可进行细致的发电量控制。

三井物产Plant Systems表示,半田的光伏电站在2014年12月投入运转后,在2015年1~6月的发电状况分析中发现,卖电量比采用之前提高了0.4%。

将这0.4%换算成年间的发电量约为10.6万kWh。按40日元/kWh计算,年可增收400万日元。导入所需的费用,数年即可收回。

最大的好处是可补足电站内的耗电

就MSC的效果而言,常常提到的是以光伏电站内受到云、影的部分影响时发挥的作用。但实际上,除了遇到这类天气时的效果,利用MSC功能时所具有的发电量增多效果更大(图6)。

 

 

图6:半田光伏电站的效果示例发电情况好的逆变器超额输出,使电站的总输出功率尽快达到额定值。

2015年8月15日的数据(出处:三井物产Plant Systems)

MSC大致可在两种情况下稳定发挥作用:一种是上午开始发电后输出功率升高到并网输出额定值前(如8月份时,主要在9时~10时),另一种是太阳升起来达到并网输出之时。

上午,PCS达到额定输出的速度,每台都不一样。例如,额定输出630kW的机型,与合计输出866kW的电池板相连接,和与797kW的电池板相连接时,当然是过载率大的PCS的输出增加得快。

当有输出增加慢的PCS存在时,若能利用先达到了额定输出的PCS的过载功能加以弥补,则发电站整体就能更早地达到额定输出功率。

当所有的PCS都达到了额定输出后,MSC就能产生弥补发电端与送电端输出差的效果。

发电端的输出是指发电设备所发出的电量,在光伏电站,就是指PCS的输出。而送电端的输出,是指从发电设备的输出减去发电站内所消耗的电量,即实际向电网送电的输出。

光伏电站而言,PCS输出的交流电力一般是部分用于PCS的运转(空调机、扇风机工作等),其余的向电网送电。因此,发电端的输出会减少,与卖电输出直接相关的送电端的输出往往达不到并网所许可的额定输出。

而半田电站使用MSC的功能,将光伏电站内耗电考虑在内,使PCS的输出高于额定输出,以接近并网输出上限送电。由此,送电端的输出可最大化,从而增加卖电量。

据称,电站就这种控制方式,在并网协议中向中部电力作了说明,取得了对方的理解。

 

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