基于平价上网的二类光资源地区智能光伏电站设计

p基于平价上网的二类光资源地区智能光伏电站设计华 能 陕 西 发 电 有 限 公 司交 流 人 宋 戈 郑 清 伟 华 能 陕 西 定 边 60兆 瓦 风 光互 补 光 伏 电 站 项 目 ， 场 址位 于 陕 西 省 定 边 县 郝 滩 镇伙 草 涧 村 境 内 ， 西 距 定 边县 城 约 70公 里 ， 东 距 靖 边县 城 约 50公 里 ， 位 于 国 道G20南 侧 约 9公 里 ， 国 道G307东 南 方 向 约 7公 里 ， 交通 便 利 。项目简介-位置 光 伏 电 站 场 区 平 均 海 拔 1453-1456米 ， 地 处 北 纬 37 24‘ 。 年太 阳 总 辐 射 量 为 6093.9MJ/m2， 属于 二 类 光 资 源 地 区 。 场 地 开 阔 ，为 积 水 盐 碱 地 ， 地 面 生 长 少 量 荒草 。 工 程 采 用 2回 35kV线 路 接 入光 伏 电 站 西 北 侧 约 8km处 华 能 陕西 定 边 郝 滩 风 电 场 110kV升 压 站 。项目简介-场地 项 目 于 2019年 5月 9日 开 工 ， 9月27日 并 网 发 电 ， 目 前 正 在 开 展 工 程 收 尾 结 算 和 达 标 创 优 工 作 。 项目简介-相关信息序 号 主 要 标 段 名 称 参 建 单 位 名 称1 勘 察 设 计 中 国 电 力 工 程 顾 问 集 团 西 北 电 力 设 计 院 有 限 公 司2 工 程 监 理 成 都 交 大 工 程 建 设 集 团 有 限 公 司3 主 体 工 程 施 工 （ 含 平 单 轴 、 固 定 支 架 ） 河 南 第 二 建 筑 集 团 公 司4 逆 变 器 PLC电 力 载 波 通 讯 、 4G无 线 通信 、 AI并 网 算 法 、 智 能 IV诊 断 、 大 数据 营 维 云 中 心 华 为5 空 地 一 体 智 慧 运 维 系 统 北 京 金 鸿 泰 科 技 有 限 公 司6 组 件 供 货 东 方 环 晟 光 伏 江 苏 有 限 公 司7 逆 变 器 供 货 华 为8 设 备 监 造 、 调 试 西 安 热 工 研 究 院静 态 投 资 3.29亿 元 ， 铭 牌 单 位 投 资 5483元 /千 瓦 ， 实 际 容 量 （ 不 含 组 件 背 面 容 量 ） 单位 投 资 4853元 /千 瓦 。 工程要点总结9612 提升发电量9条措施 适 当 容 配 比 （ 1 .1 3 1 ） 、 高 效 单 晶 叠 瓦 双 面 双 玻 组件 、 1 5 0 0 V系 统 、 最 大 化 提 高 直 流 侧 电 压 （ 每 串 增 加 2 块 组 件 ） 、 5 0 方 阵 采用 平 单 轴 自 动 跟 踪 支 架 、 组 串 逆 变 器 、 减 少 失 配 （ 横 四 、 一 字 接 线 ） 、 部 分方 阵 自 动 清 扫 （ 尾 工 项 目 ） 、 部 分 方 阵 下 发 敷 设 反 光 膜 （ 策 划 中 ） 。智能化6项设计 逆 变 器 PLC电 力 载 波 通 讯 、 4 G无 线 通 信 、 AI并 网 算 法 、 智能 IV诊 断 、 大 数 据 营 维 云 中 心 、 空 地 一 体 智 慧 运 维 。1个目的 满 足 平 价 上 网 收 益 要 求 ， 树 立 二 类 光 照 资 源 地 区 光 伏 平 价 上 网示 范 先 例 。 （ 初 步 评 估 ， 目 前 已 具 备 0 .3 3 4 5 元 /千 瓦 平 价 上 网 能 力 ， 具 体 数 据正 在 收 集 ）2项持续开展工作 完 成 集 团 公 司 科 技 项 目 ； 项 目 施 工 工 艺 非 常 好 ， 正 在创 行 业 优 质 工 程 奖 ， 力 争 国 家 优 质 工 程 奖 。 华 能 集 团 -打 造 技 术 先 进 、 转 换 效 率 高 的 国 内 首 个 二 类 光 资 源 区 平 价 上 网 光 伏 项 目 华能集团-华能科技函〔2019〕595号文件-“定边光伏先进设备及新技术的实证研究” 项目简介-高标准工艺 提升发电量措施-适当提高组件与逆变器容配比，本工程1.131（不含背面）发 电 量 PR 组 件 问题逆 变 系统 问 题 电 气 连接 问 题 . . . 理 论 实 际8 0 -8 5 问 题 大 部 分 光 伏 装 机 容 量 “ 虚 胖 ” 、 “ 大 马 拉 小 车 ” ， 实 际 效 率 8 0 -8 5 。措 施 政 策 允 许 范 围 内 ， 组 件 适 当 超 装 ， 提 高 发 电 量 ， 降 低 单 位 投 资 ，提 高 收 益 ， 降 低 度 电 成 本 。实 施 初 步 设 计 阶 段 ， 依 据 工 程 现 状 ， 对 组 件 超 配 进 行 经 济 指标 测 算 ， 确 定 合 适 超 配 容 量 。 光 伏 发 电 站 设 计 规 范 （ 修 订中 ） 要 求 不 高 于 1 .8 。 发 电 能 力 远 小 于实 际 装 机 容 量 提升发电量措施-适当提高组件与逆变器容配比，本工程1.131（不含背面）受光照条件、组件衰减、灰尘遮挡、线路损耗等影响，光伏电站基本达不到满发，尤其是在辐射水平较低的地区，如果按照11配置组件和逆变器，会造成逆变器的浪费。 青海海西州乌兰地区某45MW电站，在5月某天晴天条件下输出功率曲线，在13点时输出功率达到该月最大约43MW，为装机容量的95.5，发生在下午1300。也 就 是 说 ， 即 使 在 我 国 资 源 条 件 最 好 的 地 区 ， 若 不 超 配 ， 光 伏 电 站 发 电 峰 值 也 仅 仅 是 达到 铭 牌 容 量 。本 工 程 组 件 超 配 1.13， 加 上 背 面 约 10增 益 ， 实 际 超 配 约 1.24。 提升发电量措施-双面双玻组件双 面 发 电 就 是 使 光 伏 电 池 正 反 两 面 都 具 有 吸 收 光 能 的 能 力 并 发 电 。 目 前 主 流 的 设 备厂 家 都 能 制 造 双 面 双 玻 组 件 。 1. 使 用 寿 命 可 达 30年 ， 高 于 普 通 组 件5-10年 ；2. 衰 减 比 例 低 ， 较 常 规 低 0.2/年 ；3. 每 年 至 少 多 10（ 陕 北 荒 地 ） 的 发 电收 益 ；4. 高 载 荷 、 耐 冲 击 、 低 隐 裂 风 险 ；5. 性 能 稳 定 ， 耐 候 优 越 ， 抗 老 化 ； 6. 融 雪 能 力 强 ， 提 前 发 电 ；7. 无 边 框 设 计 ， 减 少 积 灰 ， 易 清 洗 。 更 高 收 益 ，竞 价 、 平 价光 伏 主 要 手段 之 一已 经 成 为 一 张 国 家 名 片 ， 极 具 竞 争 力 。 提升发电量措施-叠瓦组件 隐 裂 主 要 集 中 于 焊 带及 电 池 片 边 缘 进 行 扩散 。 电 流 沿 着 电 池 片 主 栅线 导 通 ， 防 止 裂 缝 传播 。 短 电 池 长 度 ， 1 英 寸 ，限 制 裂 缝 扩 散 ， 减 少隐 裂 区 域 。 通 过 导 电 胶 连 接 ， 形成 一 个 “ 网 ” 状 ， 保证 电 流 导 通 。 叠 瓦 组 件 ， 是 将 每 一 块 电 池 片 沿 着 垂 直 副 栅 线 的 方 向 ， 切 分 成 六 个 大 小 相 等 的 长 条 片 ， 然 后 将 每 一小 块 电 池 条 进 行 叠 铺 ， 中 间 使 用 导 电 胶 进 行 粘 连 ， 类 似 于 房 屋 瓦 片 排 列 ， 故 称 为 “ 叠 瓦 组 件 ” 。特 点 使 用 导 电 胶 进 行 电 池 间 连 接 ， 降 低 了 每 片 电 池 的 电 流 。 采 用 并 联 电 路 设 计 ， 降 低 组 件 内 部 电阻 ， 提 升 组 件 输 出 功 率 。 使 用 无 主 栅 电 池 设 计 ， 提 升 组 件 输 出 功 率 及 发 电 量 。 提升发电量措施-叠瓦组件并联电路设计 叠 瓦 组 件 6 串 并 联 电 路 结 构 设 计 局 部 遮 挡 下 电 流 更 好 再 分 配 抗 阴 影 遮 挡 能 力 更 强 6串 并 联 设 计 数据来源 IHS Markit nbsp;提升发电量措施-1500V系统双面组件“平价上网”1500V光伏系统成为首选方案1500V逆变器份额预测（海外） 双面组件市场份额不断提升 成为主流 数据来源 Bloomberg New Energy Finance中国第三批应用领跑者组件应用统计双面发电组件的得标量约为2.65GW，占总应用规模53 0102030405060020406080100 2017 2018 2019 2020 2021 2022 双面组件份额各类技术份额 BSF PERX HIT IBC 双面组件 99.9动 态 MPPT效 率 nbsp;99.8MPPT效 率 更 高 工 作 时 间 更 长 ， 发 电 量 更 高更 早 启 动 更 晚 关 机 提升发电量措施-双面组件专用1500V单机175kW组串逆变器专业逆变器与常规集中式逆变器仿真对比，系统效率提高3.2 提升发电量措施-提高直流侧电压（每串尽可能多接入组件）保 证 安 全 前 提 下 ， 可 以 突 破 光 伏 发 电 站 设 计 规 范 （ GB50797-2012） 要 求 ，每 串 尽 可 能 多 地 接 入 组 件 。 一 般 可 以 多 接 2块 ， 部 分 地 区 可 以 多 接 4块 甚 至 更 多 。光 伏 发 电 站 设 计 规 范 关 于 每 串 接 入组 件 数 量 计 算 要 求 如 下 每 串 多 接 入 组 件 ， 能 让 组 件 工 作 电 压更 接 近 逆 变 器 最 佳 工 作 电 压 ， 从 而 提高 逆 变 器 的 转 换 效 率 。1. 光 照 强 度 较 强 时 ， 环 境 温 度较 高 ； 环 境 温 度 较 低 时 ， 光照 强 度 较 弱 ；2. 规 范 计 算 方 法 是 基 于 各 种 极值 工 况 同 时 出 现 ， 现 实 中 各种 极 限 工 况 不 会 同 时 出 现 ； 3. 具 体 需 要 设 计 院 进 行 仿 真 模拟 ， 结 合 当 地 类 似 电 站 经 验数 据 ， 并 经 过 逆 变 器 、 组 件厂 家 确 认 后 得 出 结 论 。 至 少 可 以 多接 入 2 块本 工 程 每 串 多 接 入 2块 组 件 ， 提 高 系 统效 率 约 0.3 提升发电量措施-固定支架横四排布，一字接线应 对 组 件 高 度 不 一 导 致 的 不 一 致 性 损 失 固 定 支 架 采 用 组 件 横 向 （ 适 合 于 大 部 分 组 件 ，半 片 组 件 需 要 竖 2安 装 ） 一 字 形 接 线 ， 同 时 将 同 一 高 度 的 组 件 接 入 一 串 。 提升发电量措施-50方阵采用平单轴自动跟踪支架夏 季 ， 自 动 跟 踪 发 电 能力 远 高 于 固 定 式 ， 且 具有 明 显 的 “ 削 峰 ” 能 力冬 季 ， 由 于 本 工 程 纬 度较 高 原 因 ， 自 动 跟 踪 发电 能 力 略 低 于 固 定 式 。 智能光伏设计-智能光伏架构图 智 能 化 标 准 减 少 人的 介 入 。智 能 化 要 求 一 体 化集 中 管 理 智 能 运 营 。信 息 化 、 自 动 化 是 关键 。 智能光伏设计-逆变器PLC电力载波通讯技术常 规 RS485通 讯 在 光 伏 电 站 存 在 问 题 数 据 不 精 确 、 故 障 率 高 、 通 讯 线 路 遭 受 强 电 干扰 等 。逆 变 器 PLC电 力 载 波 通 讯 技 术 最 大 传 输 速 率 高 达 115.2kbps， 传 输 距 离 可 长 达 1000m。节 省 客 户 在 通 讯 线 缆 和 施 工 上 的 投 资 ， 大 大 提 升 了 电 站 的 通 讯 可 靠 性 和 可 维 护 性 。 智能光伏设计-4G无线通信传 统 光 纤 环 网 在 光 伏 电 站 存 在 问 题 部 署 复 杂 、 维 护 困 难 、 信 息 传 输 速 率 慢 、 丢 包 现 象 严 重 等 。 快速部署 单站最大可覆盖范围10公里，每基站（三扇区）可提供60M bits/s带宽，无需挖沟埋光缆。 低时延，高安全 LTE无线端到端传输时延50ms，电信级设备安全可靠率达到99.999。 维护简单 整体网络更扁平化，简单化。方便操作和维护； 通道可维护，减少因设备故障造成的通信中断时间。 智能光伏设计-阻抗重塑的AI并网算法，应对复杂电网环境 随 着 定 边 新 能 源 装 机 比 例 增 加 ， 并 网 稳 定 性 成 为 重 大 挑 战 。 本 工 程 引 入 阻 抗 重 塑 的 AI自 学 习 并 网 算 法 ，融 合 动 态 阻 尼 适 配 、 主 动 谐 波 抑 制 等 并 网 算 法 ， 通 过 AI自 学 习 动 态 地 调 整 电 站 本 身 的 电 气 特 性 来 匹 配 电网 ， 保 障 在 恶 劣 电 网 情 况 下 稳 定 运 行 不 脱 网 ， 从 适 应 电 网 转 向 支 撑 电 网 。印度100MW智能光伏电站，在弱电网情况下稳定并网宁夏750MW智能光伏电站，1万台逆变器稳定运行 大数据智能学习，适应复杂电网场景 建立精准不同类型并网场景、电站设计、电网运行工作点的数学模型，利用大数据训练最优并网控制算法 智能光伏设计-智能IV诊断 项目地址 山西阳泉市采煤沉陷区项目规模 50MW组件数量 168436块占地面积 约1700亩并网时间 2017年7月29日诊断组串 3960串故障组串 188串 组串故障率 4.7主要故障类型与故障定位 电流失配（前后排遮挡）、组串开路（接入路数少）项目地址 陕西省榆林市诊断组串数量 3102故障组串数量 52组串故障率 1.676组件玻璃碎裂 组件玻璃碎裂 阴影遮挡 组件二极管短路 异物遮挡 组件热斑 组串电压异常 73.58组件电流输出异常 nbsp; 18.87组串最大功率点附近曲线异常 nbsp; nbsp; nbsp; 7.55人工复检 100检测准确率光 伏 电 站 故 障 依 靠 人 工 巡 检 及 分 析 难 度 非常 大 ， 效 率 低 下 ， 故 障 发 现 不 及 时 。智 能 IV诊 断 已 经 成 熟 大 规 模 应 用 ， 准 确 、可 靠 、 高 效 、 及 时 。 光 伏 电 站 主 要 故 障 分 类 智能光伏设计-智能IV诊断对 比 项 传 统 IV测 试 仪 智 能 IV诊 断 优 势扫 描 便 捷 性 需 要 拆 装 组 件 或 其 接 线 端 子 无 需 拆 装 组 件 或 其 接 线 端 子 便 捷扫 描 一 致 性 一 次 只 能 扫 描 一 串 组 串 ， 环 境 变 化 导 致 组 串 间对 比 存 在 不 确 定 性 一 致 性 好 ， 组 串 间 对 比 准 确 性 高 可 信扫 描 全 面 性 抽 检 ， 目 的 性 不 强 ， 漏 检 率 高 全 电 站 扫 描 ， 无 遗 漏 完 整扫 描 实 用 性 专 业 人 员 现 场 操 作 ， 操 作 难 度 及 工 作 量 大 一 键 式 远 程 操 作 ， 无 需 上 站 检 测 简 单数 据 分 析 人 工 统 计 、 分 析 IV曲 线 数 据 效 率 低 下 自 动 分 析 IV曲 线 、 识 别 故 障 组 串 自 动 生成 诊 断 报 告 自 动 发 电 量 损 失 100MW的 电 站 ， 抽 检 15发 电 量 损 失 超 过1000kWh 无 无 损巡 检 时 间 100MW的 电 站 ， 耗 时 小 半 年 十 分 钟 左 右 快 速组 件 衰 减 评 估 无 法 实 现 在 线 评 估 ， 数 据 准 确 ， 自 动 生 成 报 告 ，长 期 存 档 。 在 线 智能光伏设计-高效的大数据营维云中心 大 数 据 营 维 云 中 心 ， 实 现 生 产 、 人 员 、 资 产 和 数 据 四 个 维 度 的 全 方 位 管 理 。总 部 专 家 和 电 站 现 场 运 维 人 员 协 同 工 作 。通 过 营 维 分 析 系 统 和 集 团 专 家 资 源 集 中 配 置 ， 实 现 了 整 个 光 伏 电 站 由 被 动 运 维 向 主 动 营 维 的 转 变 。/p