7.慕超 三峡新能源：大同领跑者项目工程经验总结.pdf

1三峡新能源大同左云“领跑者”项目 工程经验总结 2三、设备选型亮点 、程设计null汇报内容null四、程建设经验null五、结束语null、项目背景null一 、 项目背景 3 国家能源局于 2015年 6月 19日批复支持建设山西大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地 ， 建设规模 300万千瓦。 本工程主要根据国家能源局 关于同意山西大同采煤沉陷区建设国家先进技术光伏示范基地的复函 （国能新能2015222号） 、 山西省发展和改革委员会 关于转发“关于同意山西大同采煤沉陷区建设国家先进技术光伏示范基地的复函 ” 的通知 （晋发改新能源发 425号 ） 文件 、 大同市人民政府关于印发 大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地项目管理办法 的通知（同政发 【2015】53 号 ） 及水电水利规划设计总院关于光伏基地建设的有关要求进行设计 。 一 、 项目背景 4 大同采煤沉陷区国家先进技术光伏示范基地项目管理办法 的通知（同政发 【2015】53 号 ） 具体要求如下 ： （ 1） 明确基地建设“统一规划 、 分期实施” ， 基地建设统筹兼顾生态修复 、林光互补的建设原则 。 （ 2） 全面执行 “领跑者 ” 计划技术标准 ， 多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率不低于 16.5%和 17%。 （ 3） 光伏电站首年系统效率不低于 81%。 当年太阳总辐射量不低于 5464MJ/m2时 ， 100MWp 容量光伏电站第一年发电量（关口上网电量 ） 不少于 15000 万 kWh。 （ 4） 逆变器的最高转换效率不低于 99%； 逆变器的中国效率不低于 98.1%； 集中式逆变器启动电压不高于 480V。 组串式逆变器启动电压不高于 200V； 逆变器的最高输入电压不低于 1000V。 （ 5） 基地 110kV、 220kV 汇集站以及连接线路 、 交通道路 、 供水供电等由大同市政府统一代建 ， 信息管理系统配置一体化计算机监控系统 ， 实施全面监控 。 二 、 工程设计 5北区 14号地块 南区 57号地块 二 、 工程设计 6 电站总平面布置图 1、 设计方案简介 7 a.本电站根据用地范围分为南区和北区两部分 ， 目前南区设计装机容量为 50MWp， 北区装机容量为 50MWp。 b.电站运行方式采用固定式和季节可调式相结合的方案 ， 固定支架倾斜角度 30， 季节可调式采用每年调节两次方案 。 阵列区由 25MWp季节可调式阵列区和 75MWp固定式阵列区组成 ， 其中 12MWp季节可调阵列区位于北区 ，13MWp位于南区 。 季节可调阵列区全部采用单晶硅 290Wp组件 ， 其余阵列区目前南区采用单晶硅 280Wp、 290Wp组件 ， 北区采用多晶硅 270Wp组件 。 c.本工程主要采用 36kW组串式逆变器 ， 有 10MWp阵列区采用 1MWp集装箱式集散式逆变器 ， 共 10个子方阵 ， 全部位于南区 。 d.110kV升压站预留五回间隔 ， 南区以两回 ， 北区以三回 ， 分别以架空线路接入升压站 。 e.所有支架单元组件均采用 211竖向排列方式 ， 东西方向倾角随地形坡度变化 ， 固定式支架东西倾角控制在 025之间 ， 基础采用螺旋钢桩 ， 固定可调支架东西倾角控制在 010之间 ， 基础采用混凝土灌注桩 。 2、 系统效率优化措施 8 光伏电站系统效率 灰尘积雪遮挡损失 光线反射损失 欧姆损失 能量输入环节 能量转化环节 能量输出环节 阴影遮挡损失 组件不匹配损失 辐射强度影响损失 温度影响损失 设备效率影响损失 故障及维护损失 2、 系统效率优化措施 降低阴影遮挡损失的设计手段 ： 9 对山地地形进行详细分析 ， 挑选坡度 、 朝向等均有利与光伏电站布置的区域 ； 山地的南坡对降低阴影遮挡损失最有利 ， 东坡或西坡必然降低实际日照时间 ； 组件布置区域周围无高大遮挡物 ， 如建（构 ） 筑物 、 电力线路 、 杆塔 、避雷针等 ， 根据组件特性线性阴影仍然会造成较大的发电量损失 ； 在土地条件允许的前提下 ， 综合分析并适当加大组件支架单元前后排间距 ， 延长发电时间 ； 采用多路 MPPT跟踪逆变器或组串式逆变器 ， 将相互间阴影遮挡情况比较一致的组件接入同一 MPPT回路 ； 10 对山地地形进行详细分析 ， 挑选坡度 、 朝向等均有利与光伏电站布置的区域 ： 2、 系统效率优化措施 2、 系统效率优化措施 降低阴影遮挡损失的设计手段 ： 11 本项目总图布置采用最新引进的目前国际最先进的山地光伏布置专用软件 Helios 3D进行分析 ， 全三维设计 ， 完全根据组件的阴影分布进行布置 ， 可最大程度降低阴影遮挡损失 。 2、 系统效率优化措施 降低阴影遮挡损失的设计手段 ： 12 2、 系统效率优化措施 降低组件不匹配损失的设计手段 ： 对不同功率或规格的组件 ， 设计时不能将其接入同一路MPPT跟踪回路中 ， 以避免较大的串并联损失 。 设备技术规范书中对组件峰值功率数值 ， 组件功率分档 、组件电流分档提出明确要求 ， 施工安装时将工作电流相近的组件安装在同一组串中 ； 采用多路 MPPT跟踪逆变器或组串式逆变器 ， 可将组件不匹配损失降低到最小程度 。 13 14 2、 系统效率优化措施 降低欧姆损失的设计手段 ： 合理设计组件串 、 并联方式 ， 减少直流线缆长度 ， 降低投资的同时降低欧姆损失 ； 在逆变器 、 组件等相关设备能力允许的情况下 ， 提高直流系统电压（本项目 1MW采用 1500V电压 ） ， 降低输送同等功率电流以达到降低欧姆损失的目的 ； 合理选择一级升压系统电压等级 ， 降低交流侧欧姆损失 ； 在直流并联回路间距离差异较大时 ， 采用 电缆变截面设计 ， 在投资少量增加的情况下 ， 一方面降低组件不匹配损失 ， 一方面降低欧姆损失 。 15 2、 系统效率优化措施 降低其它损失的设计手段 ： 选用高效率逆变器 、 升压变压器等设备 ， 认真复核设备工作条件 ， 合理控制设备用房温度或设备工作温度 ； 设备技术规范书中对主要设备采用的重要元器件性能 、 可靠性等提出详细技术要求 ， 降低运行中设备故障率 。 16 三 、 设备选型亮点 1、 组串式逆变器应用 ： 17 对于地形极为分散的复杂山地地形 ， 组串式逆变器在复杂山地光伏项目上的应用中有其突出的优势 ， 具体包含以下几点 ： 整机更换 ， 故障设备返厂 ， 现场无需专家 ， 运维可快速接手整个项目 ， 处理速度快 ， 相应及时 。 逆变器传输信息充足准确 ， 能有效远程定位问题 ， 直接现场处理 ， 高精度智能组串监测 。 使用组串逆变器有效减少光伏区由于地形差异带来的组串失配从而带来的电量损失 。 相比传统方式在山地地形中（失配度较大 ） 发电量较高 。 自然散热 ,没有熔丝 、 风扇等配件 ， 可靠性高 ， 维护成本低 特别强调失配损失情况 ， 为了更好地解决光伏电池板组件“失配 ” 造成的发电量的损失 ，通过对光伏电池板组件子方阵的分散MPPT优化 ， 交流汇接并联后集中升压并网 ， 从而较好的解决了大型光伏电站因光伏电池板组件“失配 ” 导致的发电量损失 。 三 、 设备选型亮点 2、 无线通讯网络的应用 ： 18 本项目定义为林光互补项目 ， 为了更好地保持土地现状 ， 减少通信缆沟道的开挖 ， 也为后期维护方便 ， 采用的组串式逆变器实现了光伏场内的无线全覆盖 ， 通过后台通讯地址的划分和光伏场内方阵编号 ， 可以精确到故障出现的每一电池板组串 ， 极大的方便了后期运营 。 无线网络通讯系统 ， 共包含4G 无线通信传输技术 、 智能运维系统 、 PLC通讯方式 ， 有以下优点 ： a、 减少光伏区光纤铺设量 ， 有效减少通讯故障节点 b、 故障定位 、 维护简单 ， 点对点通讯 ， 减少中间环节定位困难 ， 维护困难 c、 快速诊断 ： 通过直观电站视图快速找到故障位置 ， 移动运维和远程运维实现零等待故障定位 d、 及时发现 ： 组串智能监测 ， 及时发现异常组串 ， 智能告警， 大数据分析自动挖掘落后点 ： 通过离散率分析 、 5点4段PR分析等大数据分析手段 ， 主动找出落后亚健康设备及亚健康发电组串 ; e、 利用PLC电力载波通信技术 ， 借用交流线做通道 ， 不需额外布线 ， 节省通讯线缆和施工费用 ， 相比传统485通讯方式施工复杂 ， 需挖沟埋线缆且容易断线 ， 特别是在山地项目尤其是大同沉陷区这里山体滑坡和沉陷的情况下带来了巨大的价值 。 f、 相比传统485通讯方案 ， 可维护性好 ， 仅需维护故障单板即可 。 传统方式可维护性差 ， 特别是当线缆断线后 ， 需挖沟更换线缆 。 三 、 设备选型亮点 3、 集散式逆变器应用 ： 19 采用集散式的光伏逆变系统可以实现对每一光伏电池组件子方阵的分散寻优 ， 以解决电池板可能出现的MPPT“失配 ” 损失 ， 但与组串式光伏逆变系统不同的是 ， 集散式光伏逆变系统每一光伏电池组件子方阵通过MPPT优化单元进行变换处理 ， 其输出为直流 ， 并通过直流母线并联在一起 ，由一台集中式逆变器统一进行“直流交流 ” 转换后升压并入电网 。 因此 ， 从系统结构上来看 ， 集散式光伏逆变系统与传统的集中式光伏逆变系统非常相似 ， 只是方阵前端的传统汇流箱变成了具备支路最大功率寻优功能的MPPT优化器单元 。 3、 系统效率优化措施 3、 集散式逆变器应用 ： 20 集散式光伏逆变器是光伏发电技术发展的创新技术方案， ， 做到了将“分散式 MPPT跟踪 ” 和“集中逆变并网 ” 的统一 ， 既解决了集中式光伏逆变器存在的组件并联“失配 ” 损失问题 ， 又降低成本 、 组件容配比有限和交流并联导致的电网振荡等风险 。 其系统构成如图所示 ： MPPT控 制 器 m直 流配 电逆 变 器变压器电 组 串 1 组 串 n 组 串 1 组 串 n 组 串 1 组 串 nMPPT控 制 器 2MPPT控 制 器 1四 、 工程建设经验 21 1、 山地光伏建设经验 （1 ） 最佳用地范围为正南方向山坡 ， 其次为南偏东及南偏西 ， 最次为东向及西向坡度 ， 考虑北坡阴影范围广 、 电缆损耗大 ， 一般不纳入山地光伏电站用地范围内 。 （2 ） 结合用地的自然地形和环境 ， 以及使用性质 、 功能 、 工艺要求 ， 合理布局 ， 路网结构清晰 ， 线路合理有序 。 并对建（构 ） 筑物 、 道路 、 绿化 、 电缆管线综合考虑 ， 统筹兼顾 。 决不进行大规模场平处理 ， 而是因地就势布置光伏组件阵列 ， 减少场平工作量 ， 减少施工扬尘 。 （3 ） 在光伏组件支架基础形式选择及施工过程中应最大限度的减少对地表植被的破坏 ， 保护相对脆弱的生态系统故本项目采用25兆瓦灌注桩基础及75兆瓦螺旋状基础 。 （4 ） 合理利用土地 ， 坚持“适用 、 经济 ” 的原则 。 通过新疆 、 甘肃 、 青海 、山东 、 河北等项目的实践经验 ， 采用优化设计间距布置 ， 降低组件倾角 。 在不增加占地面积和面积变化带来的其他费用增加的前提下可减少支架用量 ，提高系统发电量 。 四 、 工程建设经验 22 （5 ） 建筑布局应根据地域气候特征 ， 防止和抵御寒冷 、 暑热 、 疾风 、 暴雨 、积雪和沙尘等灾害侵袭 。 同时应考虑安全及防灾（防火 、 防洪 、 防震 、 防滑坡 、 防塌陷等 ） 措施 。 （6 ） 光伏电站各建（构 ） 筑物之间的间距 ， 除应在设计时段内不对光伏组件造成阴影遮挡外 ， 还应满足防火等要求 。 （7 ） 充分结合场地的地形 、 地质 、 水文等条件 ， 进行光伏组件阵列基础 、建（构 ） 筑物及道路等的竖向布置 ， 合理确定空间位置和设计标高 。 减少或避免场平工作土石方量 ， 还应合理 、 有效组织场地地地排水 。 2、 山地光伏建设经验 因山地光伏项目地形地势较复杂 ， 随着坡度及坡向的变化用地亩数及方阵布置情况会产生较大差异 ， 这种情况就要项目管理人员扎实做好基础工作 ， 具体包含以下几点 ： 四 、 工程建设经验 23 （1 ） 与当地国土部门保持沟通 ， 落实所选择地块土地利用现状 ， 但国土部门所提供数据不一定全部准确 ， 在项目开工前还应带着当地村委会进行现场踏勘 、 明确边界 ， 是否在用地范围内存在村里土地利用承包合同中有耕地但国土部门划为其他用地的情况 ； （2 ） 认真做好项目的“排地 ” 工作 ， 施工单位确定后第一时间应调动施工测量人员进场 ， 将设计图纸内用地范围详细踏勘 ， 进行细化 。 一边进行放点工作 ， 另一方面主要查看图纸内是否存在未避让的障碍物如 ： 坟地 、 废弃村落 、林地等 。 如果遇到此种情况一定寻求障碍物所属村进行沟通 、 协调派专人进行地块排查 。 （3 ） 通过以上两点工作项目管理人员也将整体用地情况有详细了解 ， 此后就需要审核图纸是否合理 ， 因地势较复杂 ， 设计院在测量地形图时有个别区域不准确 ， 另外设计人员不可能掌握当地民风民情 ， 这就需要项目管理人员提供相关信息 ， 为设计院提供合理化建议 。 四 、 工程建设经验 3、项目技术问题 24 “遂坡就势 ” 即支架距地高度基本不变 ， 组件与地面东西坡度基本一致的理念在山地光伏中应进行推广 ， 它不但减少左右相邻组串之间的阴影遮挡造成的发电量损失 ， 而且安装后整体效果美观 。 四 、 工程建设经验 25 （ 1） “遂坡就势 ”技术要求 ： 在基础施工过程中水平度 、 垂直度要求精度较高否则对支架安装造成较大隐患 ； 再次需要支架的可调节性要大 ，一方面要确保支架立柱的可调程度高 ， 因山地地形 、 地势的情况多变 ， 安装过程中很多问题要支架立柱具有较大可调余度才能实现 ； 另一方面支架横梁 、 斜梁等安装预留位置选择性较大 ， 可以在不影响支架强度及其他指标的情况适当在连接部位增加预留孔。 四 、 工程建设经验 26 （ 2） 可调支架东西坡度在 10度范围内解决方案 ： a、 手动可调支架设计成四根独立柱结构（立柱为矩形管） 、 四根斜梁（矩形管） 、 四根弧形梁（方通） 、 四根檩条（C型钢） 。 要调节南北向角度时 ， 用弧形梁对斜梁进行南北向角度调整 ， 从而对单组支架进行南北向角度同步调节 ； b、 考虑到手动可调支架还能在东西向10山坡地面随坡安装 ， 就对立柱与斜梁连接处进行东西向角度可调设计 ， 设计出柱顶角度调节件 ， 从而使手动可调支架可以在10东西向山坡地面安装后还能进行南北向角度调节 ； c、 东西向及南北向这两个方向角度可调的设计已经完成 ， 问题也相应的出现 ， 因南北向是通过弧形梁进行角度调节的 ， 而弧形梁是成圆弧状 ， 当弧形梁随山坡安装后会与立柱 、 斜梁形成夹角 ， 使南北向无法进行角度可调 ， 通过现场大量的模拟验证后 ， 对弧形梁与立柱 、 斜梁的连接节点处进行深化设计 ， 用两种不同的转接件进行角度转接后 ， 再对弧形梁进行安装 ， 最终解决了此问题 。 大同市光伏“领跑者 ” 计划 ， 为各参与的光伏企业提供一个很好的技术比较“平台” ， 各参与企业都有其突出亮点 ， 在后续工作中我们要形成“横向 ” （各家企业相互之间 ） 及“纵向 ” （现场新型设备之间 ） 对比机制 ， 首先应详细了解我们现场采用的新型设备 ， 这些设备之间形成对比 ， 如 ： 发电量 、 运行可靠性等 ，对后续设备选型提供有效的数据支撑 ； 其次 ， 对各家企业之间“亮点 ” 进行了解 ，对后续光伏项目建设提出改进意见 。 五 、 结束语 27