1、北京木联能软件技术有限公司 中国 镇江 2014-05-12,光伏电站 基于光伏发电智能信息化系统的专业运维与管理,3,光伏电站的指标化管理,4,系统总体架构,2,光伏电站的专业运维,1,概述,主 题,1,概述,主 题,大型并网光伏电站占地面积大，巡检工作量大 电站同类设备多，监视所有设备运行情况困难 并网逆变器根据电池组件接收太阳辐射产生的电流大小自动并网或断开，实现了电站并网和解列的自动进行 运值维护人员少,光伏电站生产运维的特点,现有监控系统的现状精细化管理困难,无专业运维的发电量差异,提高 6.71%,投资仅需增加 0.10.2%,由于缺少质量保证，可导致6.71%的发电量损失,只有专
2、业的运维理念才能确保高发电量,专业监控与分析系统非常必要 先进的控制中心非常必须 及时的报警提醒 规范的定期工作是需要的 定期的数据分析,内部损耗少；（必须知道损耗在哪里？） 维持高的发电效率；（必须知道哪些设备影响了发电效率？） 确保长期安全、稳定运行； 设备服务期限更长。,如何建设一个安全高效的光伏电站,解决思路,采用智能化信息管理手段 固化经验、指标分析、规范管理 是解决问题根本之道,智能化信息系统应用价值,1、电站故障智能分析诊断的有效工具2、自动化工具、大数据分析、全面提高电站综合效率，提高发电量3、推动规范化管理、标准化管理的有效手段4、新建电站的设备选型、设计优化依据，推动行业技
3、术进步,2,光伏电站的专业运维管理,主 题,光伏电站运行的主要工作,监视电站设备的主要运行参数、统计电站发电量、接受电网调度指令。 巡视检查电站设备的状态，检查电池组件、支架的完好和污染程度、检查电气设备的运行情况。 根据电网调度指令和检修工作要求进行电气设备停送电倒闸操作。,光伏电站的主要日常维护,汇流箱的维护 组件与支架的维护,直流配电柜的维护 逆变器的维护 交流配电柜的维护 变压器维护 电缆的维护,如果发生故障，则电量损失较大；损耗比较稳定；因此，这部分设备要确保正常稳定运行。,设备数量多，故障发生概率较高，而且故障不易发现。损失电量的主要发生区，同时也是提高发电量的地方。,光伏电站的损
4、耗分析,光伏电站的损耗分析,50MW的光伏电站 100台逆变器 755台汇流箱,20WM的光伏电站 40台逆变器 280汇流箱,30WM的光伏电站 60台逆变器 420台汇流箱,光伏电站的损耗分析,逆变器转换效率、最大功率点跟踪（MPPT） 汇流箱 支路电流、电缆损耗 组件接线盒、遮挡、虚焊、衰减等,光伏电站主要影响发电量的设备,影响发电量的最终因素：汇流箱的支路电流,（1）及时发现发电单元故障 （2）分析逆变器的能量分布找到发电量低的逆变器 （3）分析汇流箱支路的电流分布找到电流偏低的支路,光伏电站提高发电量的具体手段,(1) 及时发现发电单元故障及分析,低电流报警,(2)分析逆变器的能量分
5、布-找到发电差的逆变器,离散率刻划逆变器输出功率之间的差异程度（离散程度） 如果离散率越小说明逆变器运行的一致性越好,输出功率波动,(2)分析逆变器的能量分布-找到发电差的逆变器,(2)分析逆变器的能量分布-找到发电差的逆变器,400台逆变器 （阳光SG500MX250台； 日风SSL0500B，100台； 科诺KNGI900-500HEC，50台）,(3) 分析汇流箱组串的电流分布-发现异常支路,日发电量：1941.3kWh；日最大发电量：3528.87；相差：1587kWh,74#阳光逆变器,(3) 分析汇流箱组串的电流分布-发现异常支路,日发电量：2023.1kWh；日最大发电量：352
6、8.87；相差：1505kWh,56#许继逆变器,日发电量最大的逆变器组串电流分布(1),A站63#逆变器3月15日的发电量： 3528kWh,13:30最大电流: 10.613A (3.24A) 10.31A (2.94A) 9.53A (2.16A),日发电量最大的发电单元 未必处于最佳运维状态,日发电量最大的逆变器组串电流分布(2),B站4#逆变器3月15日的发电量： 3640kWh,异常支路电流举例原因分析,（1）杂草遮挡,（2）接线盒烧毁,消除原因（1）后的电流分布,光伏电站组件常见问题,组件安装时导致的组件玻璃表面划伤、背板划伤问题，影响组件的使用寿命； 部分电站组件功率的整体衰减
7、偏大，不符合标准要求； 部分电站存在组件混装现象，对该组串发电性能影响较大； 部分电站存在杂草遮挡，导致长期存在组串工作电流偏低； 部分电站存在电池板前后间的阴影遮挡影，严重影响竖向安装的方阵； 部分电站电池板组件安装高低不平，且左右间距较小，早晚存在左右遮挡现象，横向安装时严重影响发电量； 部分电站组件表面存在泥土沉淀，严重影响发电量； 电池板中存在接线盒烧毁现象，导致组串电流偏低。,光伏电站汇流箱常见问题,直流断路器容量较小，不满足运行要求； 部分汇流箱采用的交直流两用断路器，不满足要求； 汇流箱无现地电压、电流数值显示功能； 直流电缆负极标示混乱，不利用检修维护； 进线母排中各支路电缆排
8、布过密，不利用检修维护； 直流电缆压降偏差影响MPPT跟踪效率； 部分电站的汇流箱电源模块烧毁较多； 汇流箱通讯电缆和直流电缆同沟敷设，导致通讯干拢较大； 汇流箱故障监测功能比较弱，组件遮挡时，监控后台未能报警。,逆变器存在的问题,部分电站逆变器室没有专用散热风道，逆变器室温度过高，造成过温故障、直流开关跳闸，影响发电量； 部分厂家逆变器供电电源只有一路电源，缺乏备用电源，当供电电源出故障时会导致系统全部解列； 部分厂家有两路供电电源，但不能自动切换； 部分厂家采用UPS电源供电，但UPS电源及其内部电池寿命远达不到光伏系统25年的要求； 逆变器与电池组件的配比不是最优，造成资源浪费。,汇流箱
9、常见问题支路排布线缆过于密集，检测不便,福禄克的钳形电流表建议选购B，检测方便。,组件支架与接线问题,组件支架与接线问题,(1)组件混装,(2)基础沉陷造成的拉裂破坏,(4)左右遮挡,(3)泥土沉积及发热,现场组件检测,HT的I-V400太阳能电池IV特性测试仪,光伏电站的常见故障现象（1）,多晶组件-闪电纹,单晶组件-闪电纹,光伏电站的常见故障现象（2）,接线盒熔化,接线盒损坏,光伏电站的常见故障现象（3）,组件表面烧坏,组件背面烧穿,光伏电站的常见故障现象（4）,电气短路造成燃烧,电气短路,光伏电站的常见故障现象（5）,直流断路器触点烧毁,汇流箱着火；时间：夏天的某日早上6点左右，持续时间
10、：燃烧了近1个小时,光伏电站的常见故障现象（6）,连接头燃烧断裂，导致整个组串不工作,组件间连线未留伸缩长度， 有拉断和因风摩擦损毁绝缘,组件损坏,并网光伏发电系统工程验收标准,GB50794-2012光伏发电站施工规范,6.2光伏组件串测试 6.2.1光伏组件串测试前应具备下列条件：1 所有光伏组件应按照设计文件数量和型号组串并接引完毕。2 汇流箱内各回路电缆应接引完毕，且标示应清晰、准确。3 汇流箱内的熔断器或开关应在断开位置。4 汇流箱及内部防雷模块接地应牢固、可靠，且导通良好。5 辐照度宜在高于或等于700W/m2的条件下测试。 6.2.2光伏组件串的检测应符合下列要求：1 汇流箱内测
11、试光伏组件串的极性应正确。2 相同测试条件下的相同光伏组件串之间的开路电压偏差不应大于2%，但最大偏差不应超过5V。3 在发电情况下应使用钳形万用表对汇流箱内光伏组件串的电流进行检测。相同测试条件下且辐照度不应低于700W/m2时，相同光伏组件串之间的电流偏差不应大于5%。,电站验收指标或运维评价组串电流离散率,最佳运维,较差运维,根据逆变器组串电流的离散率，把逆变器分为四个等级： 运行稳定的离散率20%,光伏发电系统测试理念,规范化的光伏电站运行管理,智能报表引擎-提供快捷准确的统计报表,3,光伏电站的指标化管理,主 题,光伏电站生产运行指标体系,3.1 太阳能资源指标,太阳能资源指标用以反
12、映光伏电站在统计周期内的实际太阳能资源状况。（6个指标）,平均风速 平均气温 相对湿度 水平面总辐射量 倾斜面总辐射量 日照时数,3.1 太阳能资源指标,平均风速平均风速是指在统计周期内瞬时风速的平均值，通过光伏电站内的环境监测仪测量得到。 平均气温平均气温是指在统计周期内通过环境监测仪测量的光伏电站内的环境温度的平均值。 相对湿度相对湿度是指空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度的比值。 水平面总辐射量水平面总辐射量是指在统计周期内照射到水平面的单位面积上的太阳辐射能量。单位：kWh/m2（或MJ/m2）。1kWh=3.6MJ 倾斜面总辐射量倾斜面总辐射量是指在统计周期内照射到某个倾斜表面
13、的单位面积上的太阳辐射能量。 日照时数日照时数也称实照时数，指在统计周期内太阳辐射强度达到或超过 120W/m2的时间总和。,参照太阳能资源指标制定合理的绩效方案,光伏电站发电量的高低，是考核运维人员最有效的指标，但是如何定义合理的考核指标呢？,月度奖金计算公式： 发电奖金额=（月发电量/月理论发电量）X奖金基数X奖金系数 其中： 1）奖金系数：经理1.4、值长1.2、员工1.0、实习0.8 2）月发电量：电站汇集母线各支路电能表计量的电量之和 3）月理论发电量: ?,3.1 太阳能资源指标,中国水平面太阳辐射分布图,测光传感器的对比,环境监测仪对于辐射量的采集精度不高，甚至缺少，影响电站综合
14、效率评估。,3.2 电量指标,电量指标用以反映光伏电站在统计周期内的出力和购网电量情况。 （共10个指标）,能量指标 理论发电量 发电量 上网电量 购网电量 逆变器输入电量 逆变器输出电量,规范化指标 等效利用小时数 标准等价发电时（峰值日照时数） 逆变器输入等价发电时（光伏方阵等价发电时） 逆变器输出等价发电时(最终光伏系统等价发电时),3.2 电量指标,理论发电量理论发电量是指在统计周期内入射到光伏方阵中的太阳辐射按电池组件峰瓦功率转换的发电量。 发电量发电量是指在统计周期内光伏电站各支路电流表计量的有功电量之和。 上网电量上网电量是指在统计周期内电站向电网输送的全部电能，可从电站与电网的
15、关口表计量处读取。 购网电量购网电量是指在统计周期内由光伏电站关口表计量的电网向光伏电站输送的电能。 逆变器输入电量逆变器输入电量是指在统计周期内，光伏方阵中向逆变器输入的直流电量，即逆变器直流侧电量。 逆变器输出电量逆变器输出电量是指在统计周期内，发电单元出口处计量的交流输出电量，即逆变器交流侧电量。,通过太阳能资源指标与电量指标的对比， 快速准确了解电站运行状况,3.3 能耗指标,能耗指标反映光伏电站电量消耗和损耗。（13个指标）,能量指标 厂用电量 厂用电率 综合厂用电量 综合厂用电率 光伏方阵吸收损耗 逆变器损耗 集电线路及箱变损耗 升压站损耗,规范化指标 光伏方阵吸收损耗等价时 逆变
16、器损耗等价时 集电线路及箱变损耗等价时 升压站损耗等价时,3.3 能耗指标,厂用电量厂用电量是指在统计周期内，站用变压器计量的正常生产和生活用电量（不包含基建、技改用电量）。 综合厂用电量综合厂用电量是指在统计周期内，电站运行过程中所消耗的全部电量，包括发电单元、箱变、集电线路、升压站内电气设备（包括主变、站用变损耗和母线等）和送出线路等设备的损耗电量。 综合厂用电率综合厂用电率是指在统计周期内，综合厂用电量占光伏电站发电量的百分比。 光伏方阵吸收损耗光伏方阵吸收损耗是指在统计周期内，光伏方阵按额定功率转换的直流输出电量（理论发电量）与逆变器输入电量的差值，光伏方阵吸收损耗包括组件匹配损耗、表
17、面尘埃遮挡损耗、光谱失配损耗、角度损耗、MPPT跟踪损耗、温度影响以及直流线路损耗等。 逆变器损耗逆变器损耗是指在统计周期内，逆变器将光伏方阵输出的直流电量转换为交流电量（逆变器输出电量）时所引起的损耗。 集电线路及箱变损耗集电线路及箱变损耗是指在统计周期内，从逆变器交流输出端到支路电表之间的电量损耗。集电线路及箱变损耗包括逆变器出线损耗，箱变变换损耗和厂内线路损耗等。 升压站损耗升压站损耗是指在统计周期内，从支路电表到关口表之间的电量损耗。升压站损耗包括主变损耗、站用变损耗、母线损耗及其他站内线路损耗。,光伏电站损耗分析（1）,A电站,B电站,C电站,光伏电站损耗分析（2）,A电站,B电站,
18、C电站,A电站7月21、22日负荷曲线,3.4 设备运行水平指标,光伏电站设备运行水平指标用于反映电站设备的运行效率及可靠性。 （5个指标）,最大出力 综合效率=上网电量/理论发电量 逆变器转换效率 光伏方阵效率 性能比,设备运行水平指标,综合效率=上网电量/理论发电量综合效率是指在统计周期内，光伏电站上网电量与理论发电量的比值。光伏电站综合效率受很多因素的影响，包括：当地温度、污染情况、光伏组件安装倾角、方位角、光伏发电系统年利用率、光伏方阵转换效率、周围障碍物遮光、逆变器损耗、集电线路及箱变损耗等。 逆变器输出功率的离散率（最佳运维控制在5%内） 最大出力最大出力是指在统计周期内，电站并网
19、高压侧有功功率的最大值。 逆变器转换效率逆变器转换效率是指在统计周期内，逆变器将直流电量转换为交流电量的效率。 光伏方阵效率光伏方阵效率表示光伏方阵的能量转换效率，即光伏方阵输出到逆变器的能量（逆变器输入电量）与入射到光伏方阵上的能量（按光伏方阵有效面积计算的倾斜面总辐射量）之比。光伏方阵效率表示光伏方阵转换能量的能力，数值越高，表示光伏方阵转换能量的能力越强。 性能比性能比是指在统计周期内，逆变器输出电量（逆变器交流侧电量）与理论发电量之间的比值。性能比表示光伏系统由于方阵温度、辐照的不完全利用、系统部件（包括汇流箱、直流柜、逆变器和直流线路）失效或故障引起光伏方阵额定输出损失而引起的综合影
20、响。,系统效率和各类损失的影响,总之： 独立光伏电站效率：65-70%； 并网光伏发电效率：75-85%。,大型光伏电站按照80%系统效率测算； 分布式发电按照75%效率测算。,系统效率和各类损失包括：系统效率包括控制器、逆变器、变压器等电气设备的效率；各类损失包括：光伏组件串并联损失、电池板衰降、温升损失、灰尘、遮挡、线路损失及其它损失。 举例计算并网光伏系统的效率：,光伏电站性能评价指标：Performance Ratio,PR是英文名词“Performance Ratio”首字母缩略词，中文译为“性能比”，是评价光伏电站系统性能的指标之一，代表“综合发电效率”，用百分比表示。 这一指标涵
21、盖了所有对发电量的影响因素：光伏组件的匹配损失、组件衰降、温升损失、部件效率、灰尘遮挡综合影响；而且排除了地区和太阳能资源差异的影响。能够客观地反映光伏系统的建设和运行质量。在标准IEC 61724和等同中国国标GB 20513-2006等标准中均有介绍。,光伏电站性能评价指标：性能比PR,1、是发电量和资源量的比值，因此所反映的因素包括：系统的电器效率（组件串并联损失、逆变器效率、变压器效率、其它设备效率、温升损失、线路损失等）、组件衰降、遮挡情况、光反射损失、MPPT误差、测量误差、故障情况和运行维护水平。因此“性能比”等同于“综合发电效率”； 2、这个指标排除了地域和资源差异，比较客观地
22、反映了光伏系统自身的性能和质量； 3、还没有排除温度差异和光谱偏离的差异，也没有将占地因素考虑进去。,PR=Yf/Yr = (E/P0)/(H/G)=E/(PHP0 ) 性能比 = 满功率发电小时数/峰值日照时数 = 实际交流发电量/理想状态直流发电量,光伏方阵效率：多因素影响分析,A电站,B电站,C电站,D电站,3.5 电站经营指标,电站经营指标主要反映电站的经济效益情况，主要有以下6个指标组成： （1）单位千瓦成本费:电站成本费用与电站装机容量之比， 用以反映单位容量成本费用的高低。 （2）单位千瓦材料费:电站三项可控费用 中材料费与电站装机容量之比，用以反映单位容量材料费的高低。 （3）
23、单位千瓦修理费:电站三项可控费用中修理费与电站装机容量之比，用以反映单位容量修理费的高低。 （4）单位千瓦其它费用:电站三项可控费用中其它费用与电站装机容量之比，用以反映单位容量其它费用的高低。,（5）电网限电弃光率:电网限发弃光电量占实际发电量与电网限发弃光电量之和的百分比。 （6）故障弃光率:因光伏电站内输变电设备故障导致发电单元停运和发电单元本体设备故障停运产生弃光电量占实际发电量与故障弃光电量之和的百分比。,2.5 电站经营指标,生产经营报表,4,系统总体架构,主 题,系统初始化界面,光伏电站监控概述,太阳辐照量， 气象数据,业主，运行负责人,数据采集器,电能表,逆变器 直流电流 直流电压 直流功率 交流电流 交流电压 交流功率 状态提醒,变压器 状态提醒 功率 当前输出,传感器 辐照量 温度 风速,服务器 数据评估 报警管理,组件 直流电流 组件温度,光电生产运行管理系统-网络部署方案,光电生产运行管理系统-功能结构,一、光伏电站建设与发展,谢谢大家 !,
