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大改造丨讓老舊電站煥發新光彩
2020-03-17

  根據國家能源局官方統計數據,2014年底光伏發電累計裝機容量2805萬千瓦,其中,光伏電站2338萬千瓦,分布式467萬千瓦。按照逆變器行業普遍5年廠家質保期測算,也就是到2019年底,至少有28GW以上的老舊逆變器面臨廠家質保到期問題。

  如果從2009年國內市場真正開啟時算,第一批出貨的逆變器產品已工作了十年,普遍超出了保質期,面臨退役。放眼全球,這一市場的規模更加龐大,英國咨詢機構Wood Mackenzie預計,到2019年底全球范圍內將有約21GW的光伏電站需要更換逆變器。

  在上述21GW逆變器更換市場中,有相當一部分逆變器廠家破產、退出。在國內,光伏的繁榮發展曾吸引無數中小企業進場,而經過兩輪較大規模的洗牌之后,大部分企業黯然離場。據不完全統計,2013年以來光伏逆變器企業從幾百家降至如今的幾十家。

  當光伏逆變器老舊遇到逆變器企業退出,這意味著逆變器的更換或技改需要由現存的光伏逆變器企業來服務。事實上,這也是現存光伏逆變器企業將存量變為增量的一個重要機會。


  一、老舊設備更換


  光伏電站設備或部件存在效率低甚至無法正常工作的情況(如組件嚴重衰減、熱斑、隱裂等),設備過保運維費用高、原設備或部件不再生產、設計更改等各種原因導致不能買到電站原設備型號,電站需要使用其他品牌或其他型號的設備進行替換,才能滿足設備或系統正常運行。


  常見的替換場景

  ● 集中式逆變器替換為組串式逆變器;

  ● 舊的組串式逆變器替換為最新的組串式逆變器等;


  二、監控系統智能化改造


  老舊光伏電站曾經未裝監控系統,或者監控系統已經癱瘓,原來的監控系統只能實現本地監控,無法進行遠程監控,電站出現故障需要運維時,無法從遠端獲取信息,只能安排人工排查,故障定位不清晰,給電站運維帶來極大的不便利,增加后期運維的成本,運維效率低下,嚴重影響光伏電站的發電量,通過新增智能監控系統或對原有監控系統進行智能化改造,可以有效提升運維效率和降低運維成本,提升光伏電站的發電量和運行效應。


  監控系統改造場景

  ● 新增智能監控系統;

  ● 多家逆變器品牌兼容到統一的監控系統;

  ● 多種監控方式兼容到統一的監控系統;

  ● 匯流箱、環境檢測儀等數據兼容到統一的監控系統;

  ● 監控集成遠程數據診斷分析、故障告警、工單派送、報表下載、智能運維等多項功能。


  技改項目案例分析

  項目名稱:貴溪市1MW金太陽光伏項目

  項目介紹:該項目為2012年建設的金太陽光伏工程項目,逆變器容量900kW,采用500kW集中式逆變器1臺,100kW集中式逆變器4臺,分散安裝于多個樓面。

  并網時間:2012年8月


  ▲項目現場情況


  系統改造原因

  1、系統整體效率低,經過7年多的運行,整個系統發電量明顯降低,導致電站收益率大打折扣。

  2、逆變器廠商已經不再生產該型號的逆變器,出現故障后運維難度大,基本處于不發電狀態,導致收益率下降。

  3、電站原來只有本地監控,電站發電數據管理和運維不便,需改造為遠程智能監控系統。

  4、通過技術改造,把原有的集中式機型替換為組串式機型,提升電站整體效率。相對于新建電站而言,技改更為保險,投資也相對較少。


  ▲500kW集中式機型發電數據


  現場情況:

  1、組件:該項目240W光伏組件共4200塊,分布安裝于車棚、樓面等9個位置。組串數量為20塊一串,組件直流電纜匯流接入直流匯流箱,走線距離較長。


  2、直流匯流箱:

  現場采用16匯1直流匯流箱,組串至匯流箱的線纜采用PV 1-F 1*4mm2光伏專用直流電纜,電纜沿支架橫梁敷設,匯流箱抱箍安裝于支架上。在樓面支架較低的地方,直流匯流箱單獨做固定架。


  3、直流配電柜:

  4臺100kw直流配電柜接4臺100kW集中式逆變器,1臺500kW直流配電柜接500kW集中式逆變器。


  4、集中式逆變器:

  5、變壓器:

  變壓器低壓側為270V,變比為270/400V,逆變器輸出經過變壓器升壓到400V并入電網。


  改造難點:

  1、500kW集中式逆變器的輸出電壓為270V,通過變壓器升壓后并網。在改造中需拆除變壓器柜,改造的組串式逆變器直接400V電壓并網。

  2、集中式逆變器均放置于一樓配電房內,組串式逆變器考慮到直流部分損耗大,需放置在樓頂。

  3、樓面分散,直流線纜距離較長,原有匯流箱,直流配電柜等需要拆除改造。


  改造方案:

  1、利用組串式逆變器替換掉原有的集中式逆變器,拆除變壓器柜,逆變器直接輸出400V電壓并網。

  2、由于現有組件開路電壓只有35.8V,工作電壓遠低于常規組件,若按照原有20塊一組進行配置,組串的工作電壓不在逆變器MPPT最佳范圍。考慮到逆變器最佳效率和節省逆變器數量,在拆除直流匯流箱時,把組串數量重新進行搭配,容配比做一定的超配,提升效率的同時節省設備成本。

  3、新增一套智能監控系統,替換原有的本地監控系統,方便電站數據集中管理和遠程運維。具體改造方案如下:



  ★逆變器替換方案:


  ★監控系統智能化改造方案:

  古瑞瓦特推出的智能監控系統,可采用逆變器搭配數據采集器的無線通信方式,通過GPRS、WIFI傳輸每臺逆變器的數據信號到服務器,亦可通過有線RS485通信方式把多臺逆變器數據一同傳到服務器。同時監控系統可兼容多家品牌的逆變器、環境監測儀、氣象站等接入數據,兼容第三方監控平臺或原有監控平臺進行數據訪問,適用于多種監控改造場景。


  本項目利用逆變器搭配GPRS數據采集器的改造方案,即插即用,極大的節省了設備安裝時間和成本,電站監控數據可以通過手機APP和電腦網頁端實時查看。監控界面如下:

  針對舊電站運維不便的特點,通過進行智能化監控改造后,讓電站具備集成化的監控平臺,實現發電數據實時監控和管理,故障可實現實時告警,遠程診斷,遠程處理,極大減少電站運維成本,讓電站運營數據一目了然!


  總結

  隨著越來越多的電站安裝,存量光伏電站的技改將成為一個熱點。鑒于不同的項目現場情況差異較大,因此,在進行改造前期設計時,一定要現場勘查,設計技改方案時,既要考慮到系統效率的提升,又要嚴格把控技改成本。


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