2 運(yùn)維難易程度、故障定位精準(zhǔn)度比較
2.1 集中式方案分析
對于集中式方案,多數(shù)電站的匯流箱與逆變器非同一廠家生產(chǎn),通訊匹配困難。國內(nèi)光伏電站目前普遍存在直流匯流箱故障率高、匯流箱通訊可靠性較低、數(shù)據(jù)信號(hào)不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤導(dǎo)致無法通信的情況,因此難以準(zhǔn)確得知每個(gè)組串的工作狀態(tài)。即使通過其他方面發(fā)現(xiàn)異常,也難以快速準(zhǔn)確定位并解決問題。
因此,為掌握光伏區(qū)每一組串工作狀態(tài),當(dāng)前的檢測方法是:找到區(qū)內(nèi)每一個(gè)直流匯流箱,打開匯流箱,用手持電流鉗表測量每個(gè)組串的工作電流來確認(rèn)組串的狀態(tài)。但在部分電站,由于直流匯流箱內(nèi)直流線纜過于緊密,直流鉗表無法卡入,導(dǎo)致無法測量。運(yùn)維人員不得不斷開直流匯流箱開關(guān)和對應(yīng)組串熔絲,再逐串檢測組串的電壓和熔絲的狀態(tài)。檢查工作量大,現(xiàn)場運(yùn)維繁瑣且困難、緩慢,在給運(yùn)維人員帶來巨大工作量和技術(shù)要求的同時(shí),也會(huì)危及運(yùn)維人員的人身安全。
圖4
另外,檢查期間開關(guān)被斷開,影響了電站發(fā)電。假設(shè)單塊組件最大功率為250 W,20塊一串,一個(gè)16進(jìn)1匯流箱裝機(jī)容量即為16×5 kW=80 kW,完全檢查一個(gè)匯流箱并記錄共需10 min(0.17 h)。假設(shè)當(dāng)時(shí)組串處于半載工作狀態(tài),斷電檢查一個(gè)匯流箱引起的發(fā)電量損失為80 kW×50%×0.17 h=6.8 kWh。
一個(gè)30 MW的電站擁有400多個(gè)匯流箱,全部巡檢一次將花費(fèi)大量時(shí)間,并損失數(shù)千kWh的發(fā)電量。再合并計(jì)算人工、車輛等成本投入,巡檢所消耗的運(yùn)維費(fèi)用將十分可觀。此種情況在山地電站表現(xiàn)會(huì)更加明顯。需要特別注意的是,這樣的巡檢方式并不可靠,易產(chǎn)生人為疏忽,比如檢查完成后忘記合閘,影響更多發(fā)電量。
目前不少電站的運(yùn)維人員只有幾個(gè)人,面對幾十MW甚至上百M(fèi)W的龐大電站,將難以全面檢查到每個(gè)光伏子陣,更難以細(xì)致到每個(gè)組串,所以一些電站的匯流箱巡檢約半年一次。這樣的巡檢頻次,難以發(fā)現(xiàn)電站運(yùn)行過程中存在的細(xì)小問題,雖然細(xì)微,但長期累積引起的發(fā)電量損失和危害卻不可輕視。
目前國內(nèi)光伏電站有關(guān)直流匯流箱運(yùn)維的數(shù)據(jù)如下:
1)直流匯流箱內(nèi)的熔絲:易損耗,維護(hù)工作量大,部分電站每月有總?cè)劢z1%左右的維護(hù)量;且因工作量大,檢修時(shí)容易出現(xiàn)工作疏漏,影響后續(xù)發(fā)電量。
2)直流匯流箱數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與通訊可靠性:直流電流檢測精度低,誤差大于5%,弱光時(shí)難以分辨組件失效與否,不利于進(jìn)行組件管理;直流匯流箱通訊故障率高、效果不佳,容易斷鏈,導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法上傳,通訊失效后,組串監(jiān)控和管理便處于完全失控狀態(tài),除非再次巡檢發(fā)現(xiàn)并處理。
2.2 組串式方案分析
對于組串式方案,逆變器對每個(gè)組串的電壓、電流及其他工作參數(shù)均有高精度的采樣測量,測量精度達(dá)到5‰(見圖5)。利用電站的通信系統(tǒng),通過后臺(tái)便可遠(yuǎn)程隨時(shí)查看每個(gè)組串的工作狀態(tài)和參數(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡檢,智能運(yùn)維。對于逆變器或組串異常,智能監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)進(jìn)行告警上報(bào),故障定位快速、精準(zhǔn),整個(gè)過程操作安全、無需斷電、不影響發(fā)電量,將巡檢、運(yùn)維成本降至極低水平。
圖5 組串式逆變器對組串電壓、電流精確測量
2.3 比較結(jié)果組串式故障定位快、精準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。