众所周知,光伏电站建设期一般较短,而运行周期则长达25年及以上,对于电站持有者而言,光伏发电的基础设施,如组件、汇流箱、逆变器、箱变、线缆等单元,需要保障其安全、稳定、高效的运行,但是纵观近几年光伏的发展过程中,由于多方面的原因,存在着设备选型不当、施工建设质量差和后期运维不规范和不专业等问题,影响了发电能效的最大化,那么预期的投资收益也较难得到保障。如何保障电站的高效运行,其实包括了很多内容,今天主要和大家分享的是怎么通过数据化的离散率指标来指导日常的运维工作。
离散率可用于评估发电单元的发电性能一致性情况,在实际应用时,可以对组串电流一致性进行评价,对于集装逆变器而言,组串离散率指标主要是针对汇流箱侧的各路支路;对于组串逆变器,主要为组串逆变器的各个直流支路。如果电流离散率较低,说明各路的发电性能一致性较好,如果离散率较大,说明支路电流偏差较大,就需要进行进一步的诊断了。对于全站而言,我们也可以使用发电小时数离散率或输出功率离散率对逆变器的发电性能差异进行评估。
1. 离散率的计算
对于组串而言,离散率的计算公式如下:
离散率=组串电流的标准差/组串电流的平均值*100%
在光伏电站信息化管理平台当中,组串电流的离散率一般不会呈现每个小时的计算值,而是通过每个时刻离散率的加权平均值来进行反映当天的离散率情况。
根据行业运维相关文献记载,对于组串电流离散率值的评价,一般分为如下4个等级:
若组串电流离散率取值范围在0~5%以内,说明支路电流运行稳定。
若组串电流离散率取值在5%~10%以内,说明支路电流运行情况良好。
若组串电流离散率取值在10%~20%以内,说明支路电流运行情况有待提高。
若支路电流离散率超过20%,说明支路电流运行情况较差,影响电站发电量,必须进行整改。
如图1为某山地光伏电站的各台组串逆变器在某一天各个时段的组串电流离散率分布图,可以看到,组串逆变器单元之间的发电性能较差较大,组串电流的离散程度从5%到20%以上不等,为了直观显示,使用四个颜色进行区分,其中:
浅绿色:离散率取值范围在0~5%以内
浅黄色:离散率取值范围在5~10%以内
浅红色:离散率取值在10%~20%以内
深红色:离散率超过20%
图1 某山地电站组串电流离散率实时监测数据
造成如此大的差异,主要是各组串的电流差异引起。如图2所示,假设某组串逆变器的6路支路正常运行时,在不同时间段的组串电流分别为4A、5A、6A、7A、8A,而其中某组串的电流值较低,和其他并联组串的差异分别是0.5A、1A、2A、2.5A时,可计算得到对应的离散率。
从图2绿色折现曲线可知,当其他正常组串的电流分别是4A、5A、6A、7A、8A时,低效组串的电流与其相差2A,离散率随着组串电流值的增加而降低,分别是22%、17%、14%、12%。
当其他组串的电流值是4A时,某组串电流和其他组串相差0.5A、1A、2A、2.5A时,离散率分别是5%、11%、16%和22%,也就是离散率随着组串电流之间差值的减少而降低。
图2不同电流差异值下的离散率