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荣昱精电:用1块已知容量组件准确测出全站组件的实际容量

2021-03-17 17:26
来源: 粤讯

写在文章前面:

“我为什么写这篇文章?前几天我的一个前同事,他们在进行电站资产交易,购买方要求拆一定量的组件到检测室做测试,因为很简单,要购买一个电站,买方要清楚这个电站组件的实际发电效率,可是拆一定量的组件到检测室做检测费用很高,而且过程中对组件的损耗和损坏是不可避免的。他问我公司研发的【DXC-W1低效光伏组件查找仪】是否可以直接带到现场来做检测。经研究和测试,能做!而且还是过去的方法无法做到的。这套仪器,可以只用1块已知容量组件就能准确测出全站组件的实际容量,这将给光伏电站的买方和卖方都带来巨大的便利和收益。”

文庭荣,镇江荣昱精电科技有限公司创始人,逾35年电力行业技术经验,曾任国网徐州发电厂副总工程师,顺风光电投资有限公司总工程师,昱投电力发展有限公司副总裁、首席技术官,个人拥有2项发明专利、多项实用新型专利。

以下,请阅读:

当前光伏电站资产交易十分火爆,但交易双方对电站实际发电效率并非心中有数,特别是买方,更是摸不着头脑,为了摸清电站光伏组件状况的底,买方一般都会提出对光伏组件进行抽样检测,也就是拆下一定数量的光伏组件送到组件标准检测室进行功率检测;然而光伏组件作为光伏电站的发电设备,数量众多,每兆瓦达4千块左右,一个50兆瓦的光伏电站,就有约20万块光伏组件,抽检多少?抽检少了不能说明问题,抽检多了工作量太大,常规地认为,样品抽检不能低于3%-5%,按3%抽检,就要抽检6000块组件,即使抽检了3%-5%,也代表不了百分百,况且这么大量的组件拆卸、复装、搬运、运输、检测,不仅工作量大,所需费用也很惊人,还影响了发电,并且在这些环节中造成组件损坏是难免的。

使用镇江荣昱精电科技有限公司研制的“DXC-W1低效光伏组件查找仪”在现场检测,用一块已知实际容量的光伏组件作比较,即可快速、准确地测出全站光伏组件的实际容量,或者说,只需送一块光伏组件到组件容量检测室,测出其实际容量,就可以得知全站所有光伏组件的实际容量,进而也可以得出全站光伏组件的发电效率。

低效光伏组件查找仪不仅能够快速、准确地查找出光伏电站组件串中的低效组件,还可以在光伏电站组件功率检测中发挥出意想不到的作用,它可以使光伏电站的组件状况准确、清晰地呈现在业主、运维以及电站交易双方的面前。

为什么使用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”可以实现上述效果?

根据组件发电功率与辐照度成线性正比关系的特点,已知一个组件的实际容量和现场实测功率,只要其它组件的实测功率是与该已知实际容量的组件处在相同的辐照、温度、气象、限电等环境条件下测得的,就可以根据已知实际容量组件的值按照比例计算出其它光伏组件的实际容量值。在光伏电站现场,辐照、环境温度、气象等条件是不断变化的,如何做到众多组件与已知实际容量组件在测量时同辐照、同温度、同环境?只有“同时刻”测量才能做到,“DXC-W1低效光伏组件查找仪”能在同一时刻将一个组串中所有的光伏组件的发电功率等参数全部测量出来,由于是在同一瞬间完成测量,组件串中所有组件所受光照、环境温度、气象条件及限电情况完全相同,当然就可以用“线性比例”的方法计算。我们用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”将一个组件串的所有组件的实时发电功率“同时刻”测量出来,再将这个组串中任意一块组件(最好选择发电功率较大的)送去做实际容量检测,将这块组件的已知实际容量值除以现场功率测量值再乘以这个组件串中每块组件的现场功率测量值就得出了这个组件串中每块组件的实际容量值,这就相当于将整个组件串的组件都送标准检测室做了实际容量检测。

对于光伏组件,本文用“实际容量”来表述经检测室检测出的实际标准功率(而非标称功率),目的是为了不和本文所述的功率混淆。

假设,我们用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”对一个没有被遮挡的组件串进行“同时刻”发电功率测量,测得1号组件发电功率P1,2号组件发电功率P2,3号组件发电功率P3,……….,环境温度是t摄氏度。我们将2号组件送检测室检测的结果实际容量是S2,检测室温度是25摄氏度,计算各组件的实际容量,首先将测量值转换到25摄氏度的值,并用后缀c表示:

P1=P1c*(1-0.0044*(t-25))

则 P1c=P1/(1-0.0044*(t-25))

同理 P2c=P2/(1-0.0044*(t-25))

P3c=P3/(1-0.0044*(t-25))

则1号组件的容量:

S1= S2/P2c*P1c= S2/( P2/(1-0.0044*(t-25)))*( P1/(1-0.0044*(t-25)))= S2/P2*P1

同理,S3= S2/P2*P3

从上式可以看出,对于“同时刻”测量的一个组件串内所有组件,其实际容量转换值与在现场测量时的环境温度无关。

例,我们用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”对一个没有被遮挡的组件串进行同时刻发电功率测量,测得1号组件发电功率200W,2号组件发电功率210W,3号组件发电功率190W,4号组件发电功率180W,5号组件发电功率195W,…………..。我们将2号组件送检测室检测的结果实际容量是245W,则1号组件的实际容量是245/210*200=233.3W,3号组件的实际容量是245/210*190=222W,4号组件的实际容量是245/210*180=210W,5号组件的实际容量是245/210*195=227.5W,……………。这样,我们送检了一块组件就相当于送检了一串组件,就得到了一个组串的组件的实际容量,从而也就知道了组件效率,一串组件一般为20块或22块。

我们将已知实际容量的光伏组件再临时安装到其它的组串,运用相同的方法,得出其他组串中所有组件的实际容量,最后就能得出电站当前的实际容量。据此可得电站当前效率:

电站当前效率=电站当前实际容量/电站建设容量*电站建成时的效率

也可得出容量衰减率:

电站的容量衰减率=(1-电站当前效率/建成时的效率)*100%

电站的容量衰减率=(1-电站当前容量/电站建设容量)*100%

下面介绍如何应用镇江荣昱精电科技有限公司研制的“汇流箱支路功率同时刻测量仪”和“DXC-W1低效光伏组件查找仪”在每个汇流箱下只测量一路组串即可准确、快速地计算出全电站实际容量的方法:

1、在一个汇流箱用“汇流箱支路功率同时刻测量仪”同时刻测量出各组串支路的功率和汇流箱总功率P0、A组串功率PA1,环境温度t0,已知该汇流箱的组串支路数是n;

2、用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”在这个汇流箱所带组串中“同时刻”测量出A组串中各组件的功率值,、组串功率值PA2、环境温度ta(一个汇流箱所带支路有12-16路,只需测量1路),并运用“线性比例”法将这个组串中组件的实际容量算出,并计算出该组串的实际容量之和SA。

3、将汇流箱测量值归算到组串测量时的环境温度值:

P0c=P0/(1-0.0044*(t0-ta))

PA1c=PA1/(1-0044*(t0-ta))

4、计算容量比例系数E:

E=(PA2/PA1c*P0c-PA2)/(n-1)/PA2

=(PA2/(PA1/(1-0.0044*(t0-ta)))*(P0/(1-0.0044*(t0-ta)))-PA2)/(n-1)/PA2

=(PA2/PA1*P0-PA2)/(n-1)/PA2

可见,容量比例系数E与测量时的环境温度无关,所以在“同时刻”测量时无需测量环境温度。

5、计算这个汇流箱下所有组件的实际容量之和S:

S=SA+SA*E*(n-1)=SA*(1+E*(n-1))

6、用同样方法测量计算出每个汇流箱下所有组件的实际容量之和。

7、全站当前实际容量=全站汇流箱下组件实际容量之和

这样,我们就能轻松地获得了一个光伏电站当前的实际容量、实际效率和容量衰减率。

和前面测量方法不同的是,除了每个汇流箱下一个被测组串获得的是组件的实际容量外,其余获得的是每个汇流箱下所有组件实际容量之和,而非组件的实际容量;而前述方法获得的是全部组件的实际容量,当然工作量也大得多,对整个电站而言,其计算的电站当前实际容量是相同的。

在使用“汇流箱支路功率同时刻测量仪”和“DXC-W1低效光伏组件查找仪”进行测量时,应当注意两点:

1、在用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”进行测量时所有被测对象组件都不能有被遮挡的现象,否则得到的实际容量是不真实的;在用“汇流箱支路功率同时刻测量仪”对汇流箱支路功率测量时,被测汇流箱下所有组件都不应该存在被遮挡现象,如存在则计算出的效率中包含了遮挡因素。

2、理论上,只要组串输出功率大于零,就可以运用“线性比例”的方法计算出组件的实际容量,但实际上,过小的值,会产生较大的测量误差,在没有被遮挡的情况下,当被测组串功率损失达到20%以上时,该组串中必然存在多块严重低效组件, 在用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”测量时,就已经显示出了这些严重低效组件,最好更换掉,再进行测量换算。

应当强调,不具有对组串中每块组件功率“同时刻”测量和对汇流箱支路功率“同时刻”测量的仪器是不能运用上述方法的,因为“同时刻测量”的意义就在于将所有测量对象“定格”在相同辐照、相同温度、相同气象、相同限电条件下,只有这样才能运用线性比例的方法,得出正确的结果,而镇江荣昱精电科技有限公司研制的“汇流箱支路功率同时刻测量仪”和“DXC-W1低效光伏组件查找仪”是目前唯一通过“同时刻测量”的方法获取一个汇流箱中各组串支路、一个组串中各组件电压、电流、功率及功率损失等数据的。

用“DXC-W1低效光伏组件查找仪”、“汇流箱支路功率同时刻测量仪”在电站现场测量非常简单,在线测量,不需要拆开接线,不影响发电。

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