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确保太阳能发电厂长期健康的挑战和解决方案

日期:28 Oct 2020
摘要:

(EPC承包商在确保光伏电站的长期健康方面发挥着关键作用。信贷:斯特林与威尔逊。) 太阳能光伏技术是一种可靠且 […]

(EPC承包商在确保光伏电站的长期健康方面发挥着关键作用。信贷:斯特林与威尔逊。)

太阳能光伏技术是一种可靠且稳定的技术,其组件的创新只会增加其预期寿命。虽然光伏组件通常在太阳能领域受到大多数关注,但对于任何光伏安装成功而言,都有多种技术和服务必不可少。其中许多都属于EPC的范畴-工程,采购和建设-涵盖端到端的太阳能服务,从系统设计,组件采购到项目安装。

在成功实施了SolarPower Europe的《运营与维护(O&M)最佳实践指南》(目前为第四版)以及与资产管理相关的第一版指南(于2019年12月发布)之后,这两份文件背后的工作组正在制定其第一个EPC最佳做法指南,旨在帮助行业标准化和优化EPC细分市场。该文件将于今年晚些时候发布,不仅针对EPC提供商,而且还针对所有相关的利益相关者,包括投资者,金融家,监控解决方案提供商,资产经理甚至O&M承包商。EPC指南的重要内容将是从欧洲太阳能行业在运营阶段的长期经验中受益,并建立反馈回路并与所有提供商进行对话。

本文旨在介绍EPC的一些核心元素:逆变器,跟踪器,接线盒和监视技术。这些技术可确保太阳能装置的长期成功和效率,并且,如果给予适当的关注,最终可以在太阳能光伏系统的整个生命周期中为开发人员节省大量资源。

逆变器:光伏电站的心脏

逆变器及其相关技术是所有太阳能光伏系统的核心组件。逆变器确保向下游确保PV阵列产生的功率可以馈入电网,由连接的AC使用者使用或与存储系统临时存储在一起。在上游,它们执行重要的安全功能,例如接地故障检测,电弧检测和防孤岛。由于光伏在能源结构中的比重不断提高,逆变器必须执行越来越多的任务,这也与电网稳定有关。随着电网变得更加智能,逆变器还必须接管更多与电网相关的服务。为了始终提供这些服务,越来越多的光伏电站将与储能系统结合在一起。

拓扑结构

光伏电站的拓扑通常遵循三个不同的概念:(1)电站的大部分可以通过中央逆变器运行;(2)逆变器可以在串级使用,可以组合单个或多个串;或(3)可以通过模块级电力电子设备(MLPE)在模块级进行操作。关于维护的便利性和工厂的可用性,应该注意的是,中央逆变器易于维护,并且在最佳情况下可以在现场进行维修,因此具有20年以上的高使用寿命。但是,如果出现问题,发电厂的大部分都将从馈电中分离出来。MLPE和串式逆变器通常不能在现场维修,在消除环境影响之前,请勿触摸。如果他们失败了,仅影响较小的系统部件,甚至仅影响一个PV模块。此类逆变器的使用寿命通常短于工厂的运行时间,因此需要在系统使用寿命内进行更换。

此外,随着系统中使用的电子组件数量的增加,难于访问的组件发生故障的具体数量也随之增加。关于在工业和公用事业工厂中使用不同拓扑的频率的市场分析表明,串式逆变器和中央逆变器设计的分布均匀,并且基于MLPE的工厂数量也在增加(尽管水平要低得多)。在选择合适的设计或提供者时,可用性也起着重要作用。如果发生缺陷,短期的更换可用性对于将产量损失保持在最低水平至关重要。

规划和调试

光伏安装计划的重要性不能被足够强调。除了所用组件的质量和可靠性外,在此阶段还确定系统后续性能的质量。除了符合标准的计划外,还必须遵守制造商建议的环境条件和工作窗口。不遵守这些要求通常会导致运行期间的故障率增加。因此,建议在调试之前和之后由独立方检查每个相关尺寸的系统,并纠正任何偏差。例如,IEC 62446系列文件提供了有关适当程序的指南。

光伏系统的停机时间通常是由逆变器[1] [InvRel]引起的。但是,这些评估背后的许多中断最终归因于其他系统组件的问题。在此,接地故障以及如果有相应的检测可用,则实际的或错误地检测到的电弧故障都会起作用。除了工厂设计之外,所用组件的质量也至关重要。但是,工厂设计人员或安装人员只有有限的可能性来全面评估质量,而不能依赖于现场数据和其他经验值。逆变器必须符合合格标准,但不能详细说明其在现场的耐用性。这只能通过长寿命测试以及基于逆变器寿命模型的仿真来确定。

这是第一篇发表在PV Tech Power的第24卷上的文章的摘录。完整文章可在此处阅读,也可在PV Tech Power 24的完整数字副本中阅读, 可在 此处通过PV Tech Store下载

参考文献

[1] Nagarajan,Adarsh,Ramanathan Thiagarajan,Ingrid Repins和Peter Hacke。2019。光伏逆变器可靠性评估。科罗拉多州戈尔登:国家可再生能源实验室。NREL / TP-5D00-74462。 https://www.nrel.gov/docs/fy20osti/74462.pdf

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欧洲太阳能国际合作负责人MátéHeisz

MátéHeisz是欧洲SolarPower国际合作负责人,并且是协会生命周期质量工作流程和新兴市场工作流程的协调员。在2017年加入SolarPower Europe之前,Máté在突尼斯工作了四年,代表德国发展合作组织(GIZ)在突尼斯能源部担任可再生能源顾问。Máté拥有柏林自由大学的国际关系硕士学位和布达佩斯科维努斯大学的经济学硕士学位。

Ralph Gottschalg,Fraunhofer CSP总监,电网奇偶校验部门可靠性和技术

自2018年以来,Gottschalg教授一直担任弗劳恩霍夫硅光伏中心,电网平价可靠性和技术部主任。他还是德国科恩安哈尔特应用科学大学的光伏能源系统教授。在此之前,他是英国拉夫堡大学可再生能源系统技术中心(CREST)的应用光伏教授。

ABO Wind AG太阳能国际高级项目经理MartinLütgens 

MartinLütgens是德国ABO Wind AG的Solar International高级项目经理。在此之前,他是德国CTF Solar的采购和项目管理主管。他还曾在GüntherSpelsberg光伏和BP Solar担任过职位。

TÜVRheinland  AG储能系统全球负责人Nicolas Bogdanski 

Bogdanski博士曾在德国伍珀塔尔大学学习电气工程。他从事半导体科学和高分子力学领域的科学家已有多年了。在德国莱茵TÜV,他是太阳能研发团队的一员,负责光伏可靠性项目。

DNV GL太阳能总工程师CésarHidalgo

César是DNV GL的首席工程师,从2007年到2015年领导国际太阳能团队。他之前在DNV GL担任的职务包括西班牙和拉丁美洲的高级独立工程师,DNV GL的WindFarmer软件在西班牙,拉丁美洲和美国的代表。巴尔干地区,并负责西班牙语培训课程,以及其他营销职位。César在1995年至2000年期间为Haskoning International顾问从事可再生能源咨询工作,在调试和运营的最初几个月中,他还是一家基于15MW燃气和燃油发动机的热电联产厂的厂长。

 

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