大改造丨让老旧电站焕发新光彩-技术专题-古瑞瓦特新能源
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大改造丨让老旧电站焕发新光彩
2020-03-17

  根据国家能源局官方统计数据,2014年底光伏发电累计装机容量2805万千瓦,其中,光伏电站2338万千瓦,分布式467万千瓦。按照逆变器行业普遍5年厂家质保期测算,也就是到2019年底,至少有28GW以上的老旧逆变器面临厂家质保到期问题。

  如果从2009年国内市场真正开启时算,第一批出货的逆变器产品已工作了十年,普遍超出了保质期,面临退役。放眼全球,这一市场的规模更加庞大,英国咨询机构Wood Mackenzie预计,到2019年底全球范围内将有约21GW的光伏电站需要更换逆变器。

  在上述21GW逆变器更换市场中,有相当一部分逆变器厂家破产、退出。在国内,光伏的繁荣发展曾吸引无数中小企业进场,而经过两轮较大规模的洗牌之后,大部分企业黯然离场。据不完全统计,2013年以来光伏逆变器企业从几百家降至如今的几十家。

  当光伏逆变器老旧遇到逆变器企业退出,这意味着逆变器的更换或技改需要由现存的光伏逆变器企业来服务。事实上,这也是现存光伏逆变器企业将存量变为增量的一个重要机会。


  一、老旧设备更换


  光伏电站设备或部件存在效率低甚至无法正常工作的情况(如组件严重衰减、热斑、隐裂等),设备过保运维费用高、原设备或部件不再生产、设计更改等各种原因导致不能买到电站原设备型号,电站需要使用其他品牌或其他型号的设备进行替换,才能满足设备或系统正常运行。


  常见的替换场景

  ● 集中式逆变器替换为组串式逆变器;

  ● 旧的组串式逆变器替换为最新的组串式逆变器等;


  二、监控系统智能化改造


  老旧光伏电站曾经未装监控系统,或者监控系统已经瘫痪,原来的监控系统只能实现本地监控,无法进行远程监控,电站出现故障需要运维时,无法从远端获取信息,只能安排人工排查,故障定位不清晰,给电站运维带来极大的不便利,增加后期运维的成本,运维效率低下,严重影响光伏电站的发电量,通过新增智能监控系统或对原有监控系统进行智能化改造,可以有效提升运维效率和降低运维成本,提升光伏电站的发电量和运行效应。


  监控系统改造场景

  ● 新增智能监控系统;

  ● 多家逆变器品牌兼容到统一的监控系统;

  ● 多种监控方式兼容到统一的监控系统;

  ● 汇流箱、环境检测仪等数据兼容到统一的监控系统;

  ● 监控集成远程数据诊断分析、故障告警、工单派送、报表下载、智能运维等多项功能。


  技改项目案例分析

  项目名称:贵溪市1MW金太阳光伏项目

  项目介绍:该项目为2012年建设的金太阳光伏工程项目,逆变器容量900kW,采用500kW集中式逆变器1台,100kW集中式逆变器4台,分散安装于多个楼面。

  并网时间:2012年8月


  ▲项目现场情况


  系统改造原因

  1、系统整体效率低,经过7年多的运行,整个系统发电量明显降低,导致电站收益率大打折扣。

  2、逆变器厂商已经不再生产该型号的逆变器,出现故障后运维难度大,基本处于不发电状态,导致收益率下降。

  3、电站原来只有本地监控,电站发电数据管理和运维不便,需改造为远程智能监控系统。

  4、通过技术改造,把原有的集中式机型替换为组串式机型,提升电站整体效率。相对于新建电站而言,技改更为保险,投资也相对较少。


  ▲500kW集中式机型发电数据


  现场情况:

  1、组件:该项目240W光伏组件共4200块,分布安装于车棚、楼面等9个位置。组串数量为20块一串,组件直流电缆汇流接入直流汇流箱,走线距离较长。


  2、直流汇流箱:

  现场采用16汇1直流汇流箱,组串至汇流箱的线缆采用PV 1-F 1*4mm²光伏专用直流电缆,电缆沿支架横梁敷设,汇流箱抱箍安装于支架上。在楼面支架较低的地方,直流汇流箱单独做固定架。


  3、直流配电柜:

  4台100kw直流配电柜接4台100kW集中式逆变器,1台500kW直流配电柜接500kW集中式逆变器。


  4、集中式逆变器:

  5、变压器:

  变压器低压侧为270V,变比为270/400V,逆变器输出经过变压器升压到400V并入电网。


  改造难点:

  1、500kW集中式逆变器的输出电压为270V,通过变压器升压后并网。在改造中需拆除变压器柜,改造的组串式逆变器直接400V电压并网。

  2、集中式逆变器均放置于一楼配电房内,组串式逆变器考虑到直流部分损耗大,需放置在楼顶。

  3、楼面分散,直流线缆距离较长,原有汇流箱,直流配电柜等需要拆除改造。


  改造方案:

  1、利用组串式逆变器替换掉原有的集中式逆变器,拆除变压器柜,逆变器直接输出400V电压并网。

  2、由于现有组件开路电压只有35.8V,工作电压远低于常规组件,若按照原有20块一组进行配置,组串的工作电压不在逆变器MPPT最佳范围。考虑到逆变器最佳效率和节省逆变器数量,在拆除直流汇流箱时,把组串数量重新进行搭配,容配比做一定的超配,提升效率的同时节省设备成本。

  3、新增一套智能监控系统,替换原有的本地监控系统,方便电站数据集中管理和远程运维。具体改造方案如下:



  ★逆变器替换方案:


  ★监控系统智能化改造方案:

  古瑞瓦特推出的智能监控系统,可采用逆变器搭配数据采集器的无线通信方式,通过GPRS、WIFI传输每台逆变器的数据信号到服务器,亦可通过有线RS485通信方式把多台逆变器数据一同传到服务器。同时监控系统可兼容多家品牌的逆变器、环境监测仪、气象站等接入数据,兼容第三方监控平台或原有监控平台进行数据访问,适用于多种监控改造场景。


  本项目利用逆变器搭配GPRS数据采集器的改造方案,即插即用,极大的节省了设备安装时间和成本,电站监控数据可以通过手机APP和电脑网页端实时查看。监控界面如下:

  针对旧电站运维不便的特点,通过进行智能化监控改造后,让电站具备集成化的监控平台,实现发电数据实时监控和管理,故障可实现实时告警,远程诊断,远程处理,极大减少电站运维成本,让电站运营数据一目了然!


  总结

  随着越来越多的电站安装,存量光伏电站的技改将成为一个热点。鉴于不同的项目现场情况差异较大,因此,在进行改造前期设计时,一定要现场勘查,设计技改方案时,既要考虑到系统效率的提升,又要严格把控技改成本。


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