从系统效率到判断指标看分布式光伏该如何验收?
责任编辑:臧超 作者:王斯成 2017/9/8 17:19:48 浏览:9932 干货

作为光伏电站建设的最后一环,完整的验收必不可少,也只有通过严格的验收才能准确的判断光伏系统质量的好坏。随着光伏电站建设规模的增加以及行业的发展,大型地面电站的验收标准正逐步完善,但细分到分布式光伏电站目前还未有相关的权威验收标准出台。本文以国家发改委能源研究所研究院王斯成在們道分布式光伏嘉年华会议上对于《如何判定光伏系统的好坏》的解读进行整理,以期为光伏电站的验收提供专业参考。

 

目前光伏电站的验收标准包括IEC 62446-1、IEC61724-2、IEC61724-3、IEC61724-4四项国际标准以及CNCA/CTS 0004-2010、CNCA/CTS0016-2015、JGJ203-2010三项国内标准,其中针对分布式光伏的验收并没有权威的相关标准,只有由建设部出台的《民用建光伏系统应用技术规范》。

 

一、验收标准分析

 

王斯成认为上述验收标准既有值得参考的地方,但也都或多或少存在不实用或者不规范的问题。例如,IEC 62446-1并网光伏系统的验收文件要求、检查和部分测试值得借鉴,具体如下:

 

  • 文件要求:项目验收时必需提交的文件,包括:系统基本信息,设计、安装单位信息,线路图,技术参数表,机械设计,运行维护以及测试验收数据等;        

  • 检查:不用专用测试设备,用感官查看。包括:绝缘失效,过电流保护,接地和等电位连接,防雷和过电压,防电击,设备选型和安装,交流系统以及标签和标识等8项;

  • 测试:采用仪器设备定量检测光伏电站特性。包括:

(1)所有系统的必测项目:交流侧:交流电路应符合IEC60364-6的要求;直流侧:1)等电位连接;2)极性测试;3)汇流箱测试;4)组串开路电压;5)组串电流(短路/工作)6)功能测试;7)绝缘电阻测试。

(2)对于更大和更复杂的系统,完成必测项且全部通过之后进行。1)组串I-V曲线测试;2)红外热成像仪测试。

(3)根据客户要求或希望通过测试发现方案1和方案2不能发现的问题,则可以通过附加测试来实现。1)对于功能接地系统的对地电压测试;2)阻断二极管测试;3)湿绝缘测试;4)遮挡评估。

 

但同时该验收标准也存在不足指出,首先,缺少验收时限,试运行的期限是1个月,、3个月, 还是6个月、一年,并没有明确。其次,缺少检查和测试的抽样原则,在大型地面电站的验收中不可能做到100%检查和测试。第三,缺少并网特性、组件衰降率、失配损失、直流线损、积尘损失、逆变器现场加权效率等测试项目;第四,缺少逆变单元和整个电站“能效比”PR的测试和评估,并且逆变单元也没有整体电站的评估,没有提出用一个参数代表光伏电站好坏的要求,而这一点在光伏电站验收中很重要;第五,对于“过电流保护”(保险丝)要求按照IEC62548-2013的要求,明显错误!(NEC690基于正向电流,而不是反向电流)。基于正向电流或者反向电流,只能二选一;第六,测试项目中:等电位连接、湿绝缘测试和遮挡损失缺少判定标准;第七,通过I-V曲线进行性能测试的光照条件(400W/m2) 明显错误,而且也没有给出修正公式,与IEC61829冲突。

 

对于IEC61724-2 中的功率评估与IEC61724-3中的能量评估都不是依靠实际的数据而是根据模型测算进行比较,实际上并没有多大参考价值。

 

而IEC61724-4 中关于衰降率的评估方法实际从运行周期的起始到结束的AC功率,计算该周期的衰降曲线,目的是提出一套计算方法,使分析人员对于任何测试数据都能准确、一致地计算出光伏系统的衰降率。王斯成认为,实际上判定一个光伏系统的好坏,我们只需要在一个时间点,一年或者是几个月以后这一个点来测,并不需要测一个衰降曲线,这是一个非常好的判定条件,5分钟就能知道一个光伏系统的好坏。

 

二、系统判断指标

 

据王斯成介绍,除了验收标准,当前国际上有判断光伏系统好坏的一系列指标:

 

1、η(电气效率):电站(逆变单元)交流并网点输出功率/对应所有组件实际工作功率之和。kW/kW; 只代表即时电气效率,不代表其它日期和时段的效率;


2、PR(能量效率):运行时段内并网点交流发电量/同时段方阵面峰值日照时数x组件标称功率之和。kWh/kWh是国际通用的光伏电站质量评价指标,但并不是经济性评价指标,PR高不代表经济性好。能效比PR 代表了光伏系统的质量好坏:是否具备长期运行的可靠性;是否具有光伏系统各个环节长期运行的高效率;

 

能效比(Performance Ratio-PR)或综合能量效率是国际上统一评价光伏系统质量参数。


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PR的特点:1)PR是最终追求的质量目标, 排除了不同使用地点的太阳能辐射资源的差异;2)对于不同朝向和不同运行方式的光伏系统也有可比性,只要被测单元内的光伏方阵具有相同朝向或相同运行方式;3)PR只是表明质量好坏,不代表度电成本低;4)PR值基于运行数据,不需要进行进行光强和温度测试;5)P0要求准确统计;6)辐射量不容易测量准确,尤其是不同朝向,不同运行方式和限功率运行时。

 

3、Annual Yield(年等效利用小时数):是国内常用的,年发电量/并网点交流额定功率(kWh/kW);不同资源区结果不同,同一资源区则代表方案设计的优劣(容配比,太阳跟踪器等),但不能反映电站质量;


4、System Efficiency (系统效率 IEC61724-1):  发电量/(辐射量x方阵面积)。即光伏组件效率xPR;


5、Capacity Factor(能力系数):年发电量/(额定功率x8760);


6、GCR(土地利用率):光伏组件总面积/电站占地总面积。国内常用kW占地,这是一个辅助参数; 其中,GCR = 光伏组件总面积/电站占地总面积,越高越好,用于比较同类组件,不同运行方式的占地情况;kW占地 = 电站占地总面积/光伏电站额度功率 (m2/kW),kW占地考虑了组件效率,单位占地越小越好,用于比较不同类型组件但同一种运行方式的占地情况。


7、Availability(正常运行率):正常运行时间(发电量)/总运行时间(总发电量),这是国际上常用的指标之一,需要注意的是这一指标只适用于逆变器和太阳跟踪器,不适合于光伏阵列;


8、财务指标:国际上作为比较的是LCOE(度电成本),作为具体项目的经济性好坏,用财务收益率IRR,LCOE也是国际上通用的用于横向比较的成本指标,可以客观比较不同发电方式或者不同电站的度电成本。IRR是具体项目内部控制的财务收益指标,由于IRR测算涉及几十种边界因素,所以项目之间的IRR不可比。


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9、IRR(财务内部收益率):具体项目的财务收益指标;高就好,但不可比。


10、平均故障间隔时间MTBF和正常运行率Availability:可靠性非常重要的指标。由于正常工作时段是以不停机定义的,所以只能适用于逆变器和太阳跟踪器,不适用于光伏组件和整个电站系统。


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平均故障时间间隔(MTBF),即平均正常运行时段,可用于评估设备的可靠性(统计平均)

按照时间的正常运行率(Time Availability):MTTR-平均维修时间  MWT-平均等待时间

     时间正常运行率 Availability = MTBF/(MTBF+MTTR+MWT)(%)

按照能量的正常运行率(Energy Availability):    

    能量正常运行率 = 正常运行时段的发电量/全部时段内应有的发电量

 

三、分布式光伏的验收

 

(一)大型光伏电站与分布式建筑光伏的区别


1、屋面情况复杂多样,如瓦屋顶。应注意:承重,防渗漏,绝缘特性等。建筑结构安全!;开门制定标准,请建筑专家;

2、电网条件差,应注意:光伏渗透率(安装功率比),逆功率流(逆变器需要有调节功能),防孤岛(逆变器),开关/线缆的载流量,漏电保安器的安装,三相平衡,电网适应性等等;

3、防雷接地:防直击雷,线路防雷等。可靠接地是关键!

4、防火防电弧:施工接线,电气间隙/爬电距离,阻燃材料(组件/电缆/开关/端子),快速关断开关,防火通道等;

5、数据采集和数据传输:不同于大型光伏电站,也不同于工商业建筑;

6、抗风设计:目前引用建筑结构抗风设计,是否适用?

7、项目验收:不同于大型光伏电站,根本就没有气象和辐射数据。

8、运行维护?  

9、外观要求?违规建筑? (浙江省2016年200家, 2017年3000家!良莠不齐!)

 

(二)分布式建筑光伏验收 – 质量检查(19项)


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(三)质量测试项目和判定指标(26项)


判定依据:

1、IR:只分析,不判定;

2、积尘:依据电站设定值;

3、温升:只测试,不判定;

4、组件衰减:国能综新能(2015)51号文;

5、EL:只分析,不判定;

6、故障分析,统计比例;

7、2段失配损失不大于3.0%;

8、直流线损:建筑光伏技术规范(JGJ203-2010)2%, Sandia光伏设计手册3%;组件间线损可忽略。

9、遮挡损失:依据GB/T50797-2012;

10、交流线损:依照直流线损;

11、逆变器中国效率:国能综新能(2015)51号文;

12、绝缘电阻:IEC62446-1(2016);

13、接地电阻依据GB/T32512-2016;接地连续性:依据IEC61730-2(2004);

14、电能质量(可选):GB/T29319-2012;

 

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(四)对于分布式光伏系统验收和性能评估的个人观点


1、按照验收程序收集必要的文件,电站基本信息和运行数据;


2、认真完成19个检查项和20个测试项;


3、对于没有辐射量数据的分布式建筑光伏,可以用“功率比”代替PR:修正AC功率与光伏组件额定总功率对比得到“功率比”。最大优点是避免了辐射量测试不准的问题。也必须对各环节的效率和损失进行测试,找出“功率比”高/低的原因;


4、同一资源区,用“等效利用小时数 - Yield”评判设计方案的优劣(并网点的发电量/并网点的交流额定功率)。简单易行;


5、用“正常运行率 – Availability”来评判太阳跟踪器和逆变器的可靠性;


6、GCR(土地利用率)或者kW占地:只能作为辅助判定参数;


7、对于光伏电站经济性的评估和对比,应采用“LCOE”,比较不同电站的度电成本。要求提供:1)运行期发电量;2)实际初投资额;3)第一年的运行维护费用。

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