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光伏电站的精细化运维:低效单元的分析和治理

来源:索比光伏网发布时间:2018-08-10 09:17:55作者:陈建国

1.3 电流对标分析

如果从离散率分析无法锁定某个组串的时候,我们需要进一步分析发电小时数偏低是否是因为组串电流整体偏低引起。如果逆变器对应的组串整体电流偏低,那么组串电流离散率就可能是正常的,单从离散率判断就有失偏颇;即离散率正常的不一定就没有问题,离散率不正常的就一定有问题,这一点需要运维人员注意。

电流对标的目的就是从组串的实际特性出发,发现实际真正存在问题的组串。一般情况下,我们需要寻找辐照度比较稳定的日期或时段。如果辐照度不稳定,忽高忽低,对我们的分析会带来影响,主要是担心辐照变化较快时,组串逆变器的实际跟踪响应精度有差异,得到的输出电流不一定能反映实际辐照下的输出电流,这样会对我们的判断带来影响。电流对标的前提是组串之间的组件型号必须一致,高功率的组件相对低功率的组件输出电流要大一些,但是它们的等级不同,无法形成对比。实际分析时将平均电流比较低的组串逆变器和电流比较高的组串逆变器形成对比。如果发现偏差较大,就需要调取组串容量信息表,核查该组串采用的组件功率,如果电流偏低是因为采用低功率的组件引起,就注明一下,如果采用的组件型号和高电流的组件型号一致,那么就说明了低电流的组串是存在一定问题的,需要我们到现场核实。

1.4 线上诊断小结

1)核实系统后台逆变器容量是否存在问题。如果无误,按后台自动计算的发电小时数。如果系统后台容量错误,需要按实际的逆变器容量计算发电小时数。

2)从系统后台导出各个逆变器近一个月的发电小时数(如果容量不正确,按实际容量计算),从小到大进行排名,筛选小时数排名最靠前的逆变器。

3)线上初步诊断:选择辐照较好的天气,导出低效逆变器5分钟历史数据(主要是组串各支路电流),得到各支路的电流离散率。如果离散率正常,说明该逆变器组串支路整体电流偏低,可以用上文介绍的电流对标法进行确认。

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线下诊断方法

1.1 查看周边环境

主要查看该组串逆变器对应的组串是否存在外在环境的影响,如阴影遮挡、灰尘遮蔽、杂草、铁塔、电线杆等。对于山地光伏电站,查看该组串是否处于山坳中,组串的朝向是否正南,组串的安装倾角是否和其他组串一致,并积极拍照留存。

1.2 测试组串或组件

线上后台系统诊断出来的电流偏低组串,用钳形表测试的电流值可能会和后台存在偏差。查看光伏组件是否受损,如组件玻璃面、组件内部电池是否碎裂、接线盒、光伏线缆绝缘等。查看组串接线是否错误,接线错误很可能会导致某组串电压偏低。用钳形电流表测试组串逆变器对应组串的各支路工作电流,同时测试发电较好的逆变器作为对标,记录测试的组串编号和其测试数据用于后续分析。若有红外热像仪,可检测是否存在热斑组件、开路电压是否正常、组件接线盒旁路二极管发热是否严重等。

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低效处理措施

■组串MPPT接线优化:目前组串优化器,一般是两路组串一个MPPT,查看逆变器输入端的光伏电缆是否留有余量,如果有余量,因此可将低效的组串放入同一个MPPT。尤其是对于未接满组串的逆变器而言,要充分利空余接线端子。必要的情况下,需要使用光伏电缆和MC4连接头连接组串。

■草木遮挡问题:对于南方地区,在雨季时段,草木茂盛,方阵周边出现大面积杂草,此时需要重点关注,合理调整我们的排查重点,制定适宜的除草计划。在日常巡检发现某组件存在零星的杂草遮挡时,需要立即清除。另外除草工具及时配备,出现磨损及时更换,除草时注意人身安全。

■更改接线方式:对于竖装双排安装的支架类型,传统的U型接线存在的弊端会使得整个支架的光伏组件受到前排方阵的阴影遮挡损失,特别是冬季,遮挡影响更大。因此可将接线方式改成“一”字形,即相邻的支架上排组件相互串联成一个组串,下排组件连成一个组串,需要准备足够的线缆和MC4连接头。

■加装功率优化器:需要各个电站统计可安装功率优化器的组串或组件单元,主要是高大铁塔、电线杆、组件左右前后遮挡、女儿墙遮挡(分布式电站)、综合楼遮挡部分组件、树木遮挡(在树木无法砍伐的情况下)等阴影遮挡,统计遮挡所能影响到的组件数量。

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低效处理案例介绍

如图2为某山地光伏电站,其组件纵向双排安装并采用了C型接线方式,山地光伏电站的设计相对于传统的荒漠电站是有一定挑战的。由于地势起伏不定,坡面的方位角和坡角也不尽相同,组件前后左右无遮挡间距是难以兼顾到方方面面,特别是复杂的山地,坡面种类可能有十几种,甚至二十多种之多。某些区域的前后距离可能过小,那么前排对后排产生了一定的阴影遮挡,尤其是冬季、初春等太阳高度角较低的时段。从运维层面而言,无论是先天性的设计和施工不足、还是外界的遮挡影响,传统的C型接线方式存在一定的缺陷。

表1所示,在改造前,对逆变器的日发电量数据进行统计分析,时间跨度长达5个多月,我们发现,实验逆变器比对标逆变器发电小时数差异约-1.65%,鉴于其下排组件易受到一定程度的遮挡影响,经过评估后,对其进行了接线方式的精细化改造。而改造后,该逆变器的发电小时数差异则降为-0.16%,发电量提升幅度达1.5%左右。单台组串逆变器改造后平均每天提升发电小时数0.05h,折合发电量1.82度,全年提升665度电,即单台逆变器全年的发电小时数提升20h。如果阵列前后自阴影遮挡或其他障碍物遮挡的程度越大,可提升的空间就越大,虽然该数字对于单台逆变器而言,可能是微小的,但是如果电站的逆变器数量达到1000台,那么每天可提升的电量会预计达到1000度电以上,一年就是36万度以上。


图2

表1 逆变器改造前后发电小时数对比


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小结

光伏电站的低效单元分析和处理是一个长期工作,属于精细化管理和运维范畴,而传统的粗放式运维和管理模式对于低效的分析处理将是一个很大的挑战,因此低效单元的分析和处理离不开智能化监控系统和数据分析处理平台。文中从低效的定义、低效的种类以及组串逆变器、集中逆变器等不同类型的电站如何去查找分析低效单元进行了详细的阐述,并在最后通过典型案例进行了经济效益评估,希望通过本文能够给国内的电站专业化运维起到抛砖引玉的作用。

(注:本文内容属于原创文章,代表个人经验观点,未经作者允许,自媒体和相关人员严禁对部分或全部内容进行抄袭和同义编辑用于个人表述,严禁使用文中观点和内容用于其他用途)。

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