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【科普】如何高效管理光伏电站?重点关注这几点

导读: 众所周知,光伏电站占地面积大、设备类型和数量众多。由于这些设备来自不同厂商,导致不同技术发展水平的设备彼此无法兼容,出现了设备故障隐患率高、光伏发电系统运行不稳定、太阳能资源利用率较低等问题,严重影响了光伏电站的经济效益。

  众所周知,光伏电站占地面积大、设备类型和数量众多。由于这些设备来自不同厂商,导致不同技术发展水平的设备彼此无法兼容,出现了设备故障隐患率高、光伏发电系统运行不稳定、太阳能资源利用率较低等问题,严重影响了光伏电站的经济效益。

  如何客观、公正地评价光伏电站的系统运行性能、设备运行性能?如何及时发现故障隐患、有效提高电站发电量?针对以上问题,本文详细说明了通过建立科学的、可量化的评价指标发现一段时间内电站运维中存在的问题(系统层面问题、设备层面问题以及运维作业问题),及时排除设备故障和隐患,从而提升电站运维管理水平,保障光伏电站安全、可靠运行。

  1.电站整体运行水平分析

  等效利用小时数分析等效利用小时数是指在统计周期内,电站发电量折算到该站全部装机满负荷运行条件下的发电小时数,它是评估电站运行水平的重要指标。电站管理者可通过对比等效利用小时数宏观了解电站的发电能力。

  如果电站的等效利用小时数指标低于同地区、同资源条件下的其他光伏电站,说明电站的发电能力较弱或者日常运维管理不到位,电站的发电量还有提升空间。

  出现这种情况,需要进一步分析电站的系统效率和设备可利用率,评估整个电站的系统性能,找出电站等效利用小时数偏低的主要原因。

  系统效率分析系统效率是指在统计周期内,光伏电站上网等价发电时与峰值日照小时数的比值,它是评估电站整个光伏发电系统运行水平的核心指标。对于地面集中式光伏电站,其系统效率合理范围在75%-85%之间。

  如果电站的系统效率指标不在合理范围内,需要进一步分析电站整个光伏发电系统的能量损耗,找出能耗损失异常点。

  电站能耗分析太阳辐射能量流经光伏组件、汇流箱、逆变器、箱变和主变等设备后,均会有不同程度的能量损耗,其能量损耗可用光伏方阵吸收损耗、逆变器损耗、集电线路及箱变损耗和升压站损耗四大损耗来衡量,结合木联能10.16GW电站运行数据分析结果得出,各段损耗的合理范围如下:

  1)集电线路及箱变损耗和升压站损耗通常与设备自身性能关系密切,电量损耗也相对稳定,一般集电线路及箱变损耗约为1.5%,升压站损耗约为0.6%。需要注意的是,如果光伏电站的集电线路、箱变或者主变设备发生故障,将会引起重大的电量损失,因此日常运维中一定要保证其正常、稳定运行。

  2)逆变器损耗是指在逆变器在交、直流转换过程中,其内部的逆变电路以及相关器件的损耗,逆变器损耗一般在3%以内,如果电站的逆变器损耗大于3%,则需要查看逆变器转换效率是否达到设备性能要求。

  3)光伏方阵是光伏电站中电量损耗的重灾区,光伏方阵吸收损耗主要包含了电池组件失配、组件衰减、温升、MPPT跟踪损失、灰尘污渍遮挡损失、直流电缆线损、故障导致的组串电流异常等,光伏方阵吸收损耗的合理范围在10%~20%。

  在四大损耗指标中,如果某项或者某些项损耗指标偏离合理范围,则需要进一步分析其对应的设备可利用率,找出能量异常损耗的根本原因。

  设备可利用率分析设备可利用率指标是用来衡量设备运行稳定性及可靠性的关键指标。例如在发电时间段内,某台逆变器故障停机,那么该逆变器的可利用率一定不会高。结合木联能10.16GW电站运行数据分析结果得出,统计周期内光伏电站的逆变器可利用率不能低于98%,若逆变器可利用率低于98%,说明有部分逆变器故障停机(排查检修停机和限电停机时长)时间过长,从而会导致光伏方阵吸收损耗增大。因此,可以通过设备可利用率指标快速定位出异常运行的设备,找到电站电量损失的主要源头。

  有时,设备虽然没有故障停机,但其运行性能却不是最佳状态(如汇流箱支路电流偏低),也会造成一定的电量损失。这时,可以通过分析逆变器输出功率离散率和汇流箱组串电流离散率这两个指标,衡量设备运行的一致性,找到运行不佳的设备。

  逆变器输出功率离散率和汇流箱组串电流离散率分析若排除逆变器本身的设备故障问题,则可以通过分析逆变器输出功率离散率和汇流箱组串电流离散率两个指标进一步分析逆变器所带电池组串是否正常运行。

  如果电站同一型号逆变器输出功率离散率偏大,则说明电站存在输出功率较低的逆变器。针对输出功率较低的逆变器查看汇流箱组串电流离散率指标,如果汇流箱组串电流离散率偏高,其原因可能有两种:一种是汇流箱通讯异常,而电池组串、汇流箱和逆变器实际都正常运行;另一种是故障导致的组串电流异常,如电池板损坏、杂草遮挡、连接器插头断开或损坏、汇流箱保险烧坏等。

  通过逆变器输出功率离散率和汇流箱组串电流离散率这两个指标可以快速定位出运行不佳的设备,是电站发电量提升的关键点。

  因此,当电站的等效利用小时数和系统效率偏低时,首先需要分析电站的四大损耗,找出能量损耗的异常点,其次再通过深入分析设备可利用率,并结合逆变器输出功率离散率和汇流箱组串电流离散率这两个指标定位出故障设备和运行不佳设备,找到电站等效利用小时数和系统效率偏低的真正原因。

  2.如何提升电站的运维水平

  科学的故障等级分类在光伏电站的日常运维中,根据设备故障的影响程度可将设备故障分为四个等级:

  A类:危及电站主要设备安全运行、电网安全或人身安全的缺陷。

  B类:危及安全生产或设备安全经济运行,影响发电单元正常出力,消除故障技术难度较大,不能在短时间内消除的缺陷。

  C类:设备在生产过程中发生影响发电单元出力或导致一个发电单元停电的缺陷。

  D类:设备在生产过程中发生的一般性质的缺陷。

  及时的故障响应和高效的故障消缺率在日常运维工作中,对于不同的故障类型,消缺的响应速度要求也不同,根据上面的分类,一般A类和C类缺陷响应速度要求最高,然后是C类,而B类缺陷不做限时要求,但是出现问题后要尽快响应。

  只有及时的故障响应、准确的故障定位和快速的故障消缺,才能有效减少设备故障时长,从而减少设备故障损失电量。在电站日常运维中,要求故障响应及时率为100%,故障消缺率不低于98%。

  定期的预防性维护通过定期的预防性维护工作,能够有效降低设备故障频次,将故障隐患消灭于萌芽之中。如大风来临前通过紧固组件压块,能够有效减少组件被大风吹掉;定期的组件清洗,能够降低灰尘遮挡造成的发电量损失等。

  总之,通过科学的故障等级分类、及时的故障响应和高效的故障消缺率,能够有效减少设备故障时长,从而减少故障损失电量。通过定期的预防性维护工作,能够有效降低设备故障频次,延长设备寿命,从而保证整个电站安全、稳定、高效运行。 

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