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數據質量和光伏電站質量分析
發布時間:2017-11-15     來源: 北極星太陽能光伏網
本文摘要: “質量”是描述事物或者產品好壞和工作優劣程度的詞匯。最近幾年,隨著資本不斷涌入到光伏行業,光伏電站裝機容量激增,人們越來越關注光伏的質量問題。
  “質量”是描述事物或者產品好壞和工作優劣程度的詞匯。最近幾年,隨著資本不斷涌入到光伏行業,光伏電站裝機容量激增,人們越來越關注光伏的質量問題。
 
  在近期舉辦的“第三屆光伏電站質量高峰論壇”上華北電力大學可再生能源學院太陽能研究中心的朱紅路對于數據質量和光伏電站質量進行了分析。對于光伏質量的分析,技術層面上主要有兩個:一是對光伏電站的性能狀態進行測試和鑒定;二是利用數據和電站的運營數據來對光伏電站的性能進行分析。今天我們就數據質量問題和光伏電站的質量問題之間進行詳細的分析。
 
  如何評價光伏電站質量?
 
  影響光伏電站的質量因素非常的多,首先是光伏組件的影響,可以認為光伏組件是光伏電站核心的設備;其次,光伏電站的設計過程以及施工和安裝過程對于光伏電站質量的影響同樣非常大;最后,光伏電站的運行和維護也是影響光伏電站質量的重要因素。對于光伏電站的個體來說,光伏電站的質量直接影響了電站的發電量,直接就會影響電站的收益:同時影響光伏電站質量的因素還很有可能導致電站的安全性的問題。有資料顯示,全國已調查的425座太陽能電站中,30%建成3年以上的電站都出現了不同程度的問題。因此,對于光伏電站的質量進行科學的精確評價和鑒定變得刻不容緩。
 
  光伏電站的質量問題成為行業關注的焦點,如何對光伏電站質量的進行量化或者得到定性的結論呢?主要可以分為兩條技術路線,第一條技術路線我可以把它稱為“性能測試”,對于光伏電站的性能測試可以依托于測試鑒定機構對光伏電站的核心設備進行相應的測試,例如組件的測試和鑒定、逆變器效率的測試、并網性能以及發電性能的測試。性能測試可以有效地獲取光伏電站的核心關鍵設備或者局部功能的相應的特性或特征;第二條技術路線是對光伏電站的性能利用的運營數據進行分析,相比于第一條路線,對光伏電站的數據分析濕較為簡單和容易實現的。國內目前涉及到的比較多的兩點,一是光伏電站的對標工作,2016年,中電聯等許多發電企業就已經開始了光伏電站的對標工作;另外,光伏電站在運行過程中對于電站的效率計算(如大家非常關注的PR計算的問題),最近幾年利用國際和國內的相應標準也做得非常多,此時我們利用光伏電站的運營數據可以評價電站的整體質量水平,同時利用局部核心關鍵設備的運行狀態數據也可以來評價光伏電站核心關鍵設備的運行狀態。PR計算等也可以依賴于運行數據,當建立起了相應的體系,利用運行數據就可以描述或者表征電站的發電性能;通過比較全面的指標體系,從全面或者局部角度來評價電站的性能,實現對光伏電站質量的分析。
 
  質量分析引出的數據問題有哪些?
 
  一、能效比PR
 
  光伏電站的質量分析,以PR計算為例,PR指標評價電站的效果或者性能是一個綜合性的指標。從數學公式上來看,PR值的定義是實際的發電量和理論發電量的比值,科學性是不容質疑的,分子是測試時間段內的實際發電量,分母是測試時間間隔內的理論發電量PT。從分子和分母的計算過程,一般來講,對于整個光伏電站發電量數據整體還是比較可靠的,但是對于實際發電量PRD的計算或者實際發電量PRD的測量而言,陣列級別數據的分辨率還沒有納入到量測體系里面,數據的可獲取性也存在問題。很多大型并網光伏電站的都面臨這樣的問題,受此影響調度側及電網的安全檢查很難得以應付。
 
  對于理論發電量PT計算,涉及到的問題比實際發電量PRD的測量更多,例如輻照量的測試結果的不準確性、模型的不確定性。太陽輻射量是理論發電量PT計算的基礎,理論發電量PT是輻照量水平的大小乘以陣列裝機的面積再乘以相應的轉換效率,在對實際組件或者陣列的運營溫度進行相應的修正得到的一個值。實際操作過程中有許多影響數據準確性的因素存在,如:
 
  1、通常一個光伏電站的占地面積以及陣列的數量和組串的數量是非常多的,然而光伏電站一般只配備一個氣象站,測量結果難以描述整個電站的輻照量場、溫度場分布,計算誤差應運而生。另外儀表誤差問題,通常光伏電站很少來做矯正或者不關注精度問題,直接讀數進行上報。
 
  2、直射比,測得的總輻照量對于晶硅體系的組件來說,接受的大部分是直射輻射的部分,儀表的總輻照量和組件所接受到的輻照量之間存在較大的誤差;同時不同組件自身的光譜響應特性問題:在AM1.5的光照條件下,光譜的分布基本上接近均勻,但不同類型的光伏組件的光伏響應度分布根據組件的類型特性是有所不同的,直接引起輻照表所測得的輻照強度的大小和組件或者陣列所吸收的輻照量之間并不是等價關系,導致分析過程中的輸入參數的不準確。
 
  典型日條件下的光資源特性
 
  3、電站PT計算過程中模型的不確定性,PT的計算公式涉及到了輻照量、陣列的面積、對溫度的修正以及相應的效率。在計算過程中,模型的本身是非常簡單的且適用于相應的工程計算,但是我們對這個模型做了很多的簡化,模型本身有許多參數,效率的參數在實際的光伏電站的計算過程中和光伏電站的實際性能并不匹配,最終導致理論發電量計算結果存在偏差,或者說誤差度還是非常大的。
 
  對于實際的發電量,組串、陣列或者整站的電氣參數或者運行狀態納入到整個量測體系里面是做光伏電站PR計算的前提。目前存在的問題,一是直流側組串或者陣列的測量結果很難計入到大型光伏電站主站的量測體系里面,因此陣列或者不同組件的性能計算問題很多;二是光伏電站的運行數據的獲取困難。目前光伏電站的信息接入是服務于光伏電站產生的電能接入電網、并網的控制、并網的調度的,因此電站的運行數據是納入到電力系統的安全二區里面,電站安全二區的數據不能直接向公網上進行反送,導致現在很多大型光伏電站的數據報送都采用原始的人工報送。
 
  二、對標體系
 
  目前對標指標體系建立的非常完善,對標體系對光伏電站各個核心關鍵設備和整個電站的性能評價指標是非常全面的,涉及到逆變器的效率、陣列的效率、電路的效率和最終并網的棄光率等。但是對標工作同樣也有許多問題,包括PR計算里面涉及到的問題,同時逆變器電量數據缺失,500千瓦或者一兆瓦以上的逆變器會進入主站,對于小型逆變器,由于電站施工和成本的考慮,往往數據很難加入主站。第二點是棄光電量的計算,像西北地區光伏電站面臨著電站的棄光問題,實際的棄光量受到多方面的影響,當然電網的調度會對棄光的問題有影響,但是電站的實際運行水平也會對電站的棄光量帶來相應的影響。棄光電量難以計算,基本上可以看到表格里面,很多電站的棄光量都是空著的。第三個就是常用電量的統計口徑不同。第四,線損很難計算,利用計算公式,根據相應的運行數據來進行計算,這個時候對于電量的線損非常難做。另外還有大家見到的有很多測試電站的對標文件里面要求的逆變器的效率,或者說陣列的效率,不同的設備的效率,實際上我們進行測試或者進行分析的話,操作起來都會有很多的問題。因此我們做了一個總結,就是現狀。輻照量的數據、日照的數據、日照時數、峰值日照時數、發電量數據、逆變器的數據、線損等各方面的數據實際上存在較大的測量誤差或者難以獲取。因此,實際上按照目前電站的量測體系的現狀,難以實現光伏電站目前的對標分析工作。
 
 
  1,光伏電站的設計、設備和施工決定了電站的質量和壽命
 
  光伏電站的設計,光伏電站的設備性能以及施工的過程決定了電站的質量和壽命。光伏電站電站的全生命周期內的總發電量主要取決于前期電站的設計、設備選型以及施工的好壞。因此,光伏電站的科學設計、嚴格的設備選型、嚴格把控設備的質量和高要求地施工是提高光伏電站水平的最有效手段。
 
  2,數據質量低劣帶來了分析誤差,嚴重影響了光伏電站質量分析結果
 
  數據質量的低劣帶來了非常嚴重的分析誤差,嚴重影響了電站質量的分析結果。數據質量的低劣表現可以歸納為以下幾點:1,單獨地將輻照量測量拉出,從而造成輻照量測量誤差極大,影響了電站質量的分析;2,數據的不可靠性,數據采集和傳輸過程,即傳感器和傳輸存在的問題;3,數據分辨率過低,對光伏電站的性能進行精確的計算,就要把數據的分辨率做到組件級別、陣列級別甚至組串的級別;4,數據獲取困難,第三方的運維企業、數據服務商、分析服務商對光伏電站的質量進行分析,往往還需要額外的硬件成本來建設數據采集系統。因此,提高數據質量水平是我們電站狀態分析評價、智能運維和故障的基礎,亟需業內出現標準規范光伏電站量測體系的建立(通信規約、測量點、傳感器標定等),提出更為合理的光伏電站對標體系!
 
  3,“數據”是實現光伏電站智能化運行的基礎
 
  數據是實現光伏電站智能化運行的基礎,我們只有科學有效地獲取到光伏電站的運營數據才能夠做好光伏電站的故障診斷工作、預測維護工作和性能評價工作。組件或者陣列不同類型的故障表現出不同的電氣特征,通過大數據挖掘的方法、參數辨識的分子建立起光伏電站運行數據和故障之間的關系。在這兒華北電力大學太陽能中心愿意在光伏電站后評價、光伏電站智能化運維等方面和業內或者廣大同仁展開合作,促進光伏產業的良性發展。
 
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