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逆变器发电效率异常案例分析

夏明成
  
新中媒体号
2023年40期
南京中核能源工程有限公司 江苏南京 210008

摘  要 近年来,为响应国家“双碳”减排号召,各地积极规划建设新能源场站,从集中式到分布式(分散式),为企业带来稳定的收益,同时也为企业解决部分能源短缺的情况,但短时间建成的项目,可能会出现多种问题,其中发电效率低下,严重影响企业收益和项目安全运行,这就要求光伏企业从前期、设计、建设环节全过程关注,本篇将分享几个异常运行的逆变器案例,希望能为从业者提供一点参考,快速解决问题所在。

案例一 项目1发电异常

2017年,公司采购深圳某品牌1组串式逆变器,在多个分布式屋顶项目进行安装,并网一段时间后,发电各台设备一段时间内的小时数差异较大,同时经常伴随支路电流断路告警。

现场人员发现这一问题,及时到现场检查,部分设备现场实际运行正常,部分设备运行确实存在异常情况,支路断路处理完,情况未好转。

现场检查发现,大部分设备存在直流母线电压较高的情况,一般为880V左右,该品牌设备关键参数如下:

最大直流电压 1100Vdc

MPPT 工作范围250~850Vdc

MPPT满载工作范围580-850 Vdc

该项目使用270W组件,运行电压31.92V,每串24块,运行电压766.08V,开路电压37.77V,整串开路电压906.48V。

厂家分析:

1、现场安装组件是否为同一品牌,每串组件安装数量是否一致;

2、现场安装环境、灰尘等因素导致组串有内部环流,导致部分组串电流低;

3、现场施工不规范,MC4接头可能存在虚接,导致内阻增大,部分组串电流低;

解决方法:

对于厂家提出的分析原因,现场一一核对后,现场设备运行情况并未好转,要求厂家针对采样异常情况进行处理,软件方面:优化设备控制逻辑,防止运行数据发生异常,保证设备自身运行正常;硬件方面:更换电流、电压采样误差偏差大的模块,确保数据采集的真实性,以便设备有稳定的输入数据。

案例二 项目2发电异常

2022年,公司采购深圳某品牌2组串式逆变器,安装于同一厂房屋顶,场内条件除了有两处罐体遮挡,其余条件基本一致,南北坡倾角一致,现场组串组件数量一致,仍发生了发电小时数偏差较大的情况,现场对相邻两台设备进行了互换。

现场实地检查,发现部分逆变器支路电流显示较低,但实测电流正常,反馈厂家后,分析原因如下:

1、建议我方从组串数量是否安装一致;

2、组件有无隐裂、有无灰尘;

3、接头制作工艺是否按照要求等方面检查;

从104N与105N互换设备后数据,调换前104N小时数每天较105N高0.4h左右,调换后105N(原104N)仍高于104N(原105N),虽然104N(原105N)在调换后,确实也有改善,现场安装环境、灰尘不可能完全相同。

解决方案:

在调换设备的发电数据面前,厂家着手处理现场发电异常的设备。

1、调整设备运行参数及保护定值

2、更换设备硬件DC采样板,电流恢复正常,

处理完成后,异常设备小时数得到提升。除了部分遮挡的区域,其余单体发电小时数基本偏差在0.2h以内。

案例三 项目3发电异常

2023年,公司同样采购深圳某品牌2的逆变器,安装在较为开阔的,周围无女儿墙的彩钢瓦屋面,并网运行一周内,发生逆变器运行小时数日偏差1.2h的情况,经后台监控,发现设备存在频繁启停且限负荷现象。

经果多日观察,发生的设备编号不一致,每天都有可能出现上述情况,现场检查,未发现有支路电流断路现象,经过与厂家反馈,给出分析:

1、根据光伏组件的温度特性,环境温度越低,电压会越高,且有正负5%功率偏差,逆变器MPPT的电压是会一直变化,本设备最大直流输入1100V,MPPT电压范围200-1000V,满负荷MPPT运行电压为850V。

2、根据MPPT的IV曲线,直流电压越高,将拉低电流值,使得设备不再运行于最大功率跟踪点,进而出现降额运行甚至限额运行。

3、根据母线过压故障录波数据,开路电压已超过1040V,并且接近输入1000V时还有45%Pn(40kW左右),组件并联超配+串联超配,导致逆变器进入高母线电压降容的保护逻辑,进入此逻辑后,逆变器会按照设计好的固定的降容曲线,主动限功率保命,输入电压和母线电压会往开路电压方向移动,如果在往开路电压方向移动的过程中,始终没找到能够保命的稳定运行点,逆变器就会报母线过压故障关机。

4、有些报,有些不报,是不同的电压点功率有差异导致,即设备差异。

解决方案:

1、优化组件配置和接入方式,组件配置一组组串接入17或18块光伏板,使得逆变器的直流母线电压,不但运行在MPPT范围内,也要运行在满负荷MPPT电压范围内;

2、把单元2和单元4利用起来,不要将组件全部接入到单元1和单元3上去,实现MPPT的有效利用,负荷平均分配。

综上案例,总结以下几点经验:

1、产品:确保产业链供应质量,在降低成本的同时,同样要提供质量可靠的产品,无论是采样模块还是设备核心的功率模块,都会影响到设备运行的稳定性和可靠性,对于有长期采购需求的公司,将对后续招标产生影响。

2、售后:目前项目较多,逆变器厂家售后会出现人手不足的情况,并网时,电话远方技术支持,没有做好现场技术交接,同时部分企业设备说明书简短,未说明重要的安装接线方式,可能导致后续的设计不合理,施工返工现象,希望设备厂家做好人员培训计划,到场服务;

3、设计:与设备厂家深入交流,综合考虑设备性能,关注逆变器满负荷MPPT电压范围,合理计算组串运行电压及开路电压,切勿追求极致节约4平方电缆,增加单组功率;有效利用MPPT支路接口,优化施工图设计,最大效率的配合各MPPT模块负荷分配。

4、施工:做好与设计单位与设备厂家的技术交底,做好现场施工交底,根据施工图纸安装要求,按图施工,确保现场组串安装一致性;根据设备厂家安装指导要求,确保设备安装满足要求,不同支路情况下,合理分配负荷接入。

参考文献:

1、李大坡,余艳伟 “光伏并网逆变器控制方法研究” 电气应用20(2014):4

2、吴福保 《光伏发电并网逆变器关键技术》 2020年 中国水利水电出版社

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