光伏匯流箱--全生命周期管理

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  • 更新日期:2016-08-02
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 我先說點題外話,作為電站的配套產品,希望能夠在1500V未來發展路徑下做出我們的貢獻。

我做一個光伏匯流箱的產品介紹,我講的是全生命周期,一共六部分。第一個是匯流箱發展歷程,在座很多都持有電站,或者是電站的老人了,手上的電站可能是老的不一定都是新的。第二個講一下匯流箱發展過程中的產品痛和行業的痛,下面再講一下基于痛和發展歷史,我講一下匯流箱四個周期的具體需要做哪些事情。

我把匯流箱簡單從2006年開始截至到2015,我把發展歷史分了四個階段,第一個階段,當時很多要求DC1000V,實際電壓是800V,在這個過程中材質主要是PC材料,這時候為什么國內都是用塑料箱,中國的光伏發展最開始以國外技術為引導,包括現在歐洲人在做項目的時候,還堅持用的是PC箱子,可能會升級為波玻纖,主要是本身材料是絕緣的,考慮安全性多一點。當時的照片可以看到只有一個很小箱子的,這是第一代的產品。第二代產品的特點很明確,這時候的系統電壓是到1000V,而且這時候的組件串做到20串,這時候大電站已經出現了,匯流箱從4路跳到16路。我在6號的報告里,匯流箱也會從16路躍升到32路,趨勢很明顯,通過電站的收益和運維來考慮。第三代產品里面,大家對電站運維關注的時候加上了一個智能作用,現在的監控是隔離測量,是獨立于主回路旁路的測量。第四代產品,加上了一個防反功能,不是說一定都要加,根據不同的電量類型做選擇,當時很多防反是獨立成箱,現在發展路線是可以集成在一起,這個的使用經歷了很長時間的使用,很多是直接放在箱子里,導致當時的項目產品出了問題,隨著對內部的一些創新以后,現在的二極管直接裝在散熱器,熱量直接被散熱器帶走,沒有在箱體里有熱量,這個產品在很多電站尤其是在跟蹤系統尤其是屋頂電站上用的比較多一點。

這張PPT是光伏未來發展的核心價值點,平價上網和收益率高及穩定,我認為這兩者缺一不可,如果只關注建設成本,初始投資,未來的運維成本會增加,甚至電量會有很多不可預測未來的硬商?;谶@兩個出發點,我把匯流箱發展需遵循的規律做一個說明,符合光伏電站的發展需求,通過自身發展推動電站的升級,第二本體的運行穩定性、可靠性、安全性,電站系統越來越大,匯流箱這個東西一定要做,如何做的更好是大家需要考慮的事情,第三質優價廉。

下面講匯流箱的發展痛楚,這是一些現場的照片,像這個照片的右上角,防反二極管裝在內部,導致保險絲和很多不確定因素。上面講的匯流箱發展過程中,因為匯流箱的本身問題導致很多原因,我認為這是一個痛。同時在十年過程中做匯流箱產品,首先我經歷很長時間,這個產品是不受重視的,因為在一個10兆瓦電站,匯流箱按照瓦來算的話基本是3分到5分錢,所以被忽略,所以是很重要的。第二個講的是產品良莠不齊,做了這么多年,我們身邊很多合作伙伴包括競爭對手來來去去,很多時候沒有關注產品的品質,只是講我能做,但是是不是能做好,這是我講的產品良莠不齊。再下面講,很多人拿到一個產品,會認為這個東西很簡單,認為沒有技術含量,但實際上我們覺得是需要考慮很多因素的,我在下面的講解中會講,在設計之前會涉及很多因素。還有設計的不合理,分為兩個部分,一個是前期設計院和業主設計不合理,還有產品生產不合理,還有施工的不規范和沒有運維,我認為這是我們碰到的一些難點在行業內。

基于發展歷史和痛點,我把匯流箱提出了一個全生命周期,你不能只關注我只做的匯流箱,要考慮電站的實際需要。首先我講前期的設計部分,我提兩個點,這里面有一句話,在談論匯流箱質量的時候,往往都忽略的前期設計方案導致的產品先天性問題。我舉兩個例子,一個是針對使用環境的不同,我們對箱體材料的考慮,第二講的是對于不同電站的匯流箱的需求是什么。關于開發電站的時候,地越來越少了,山頂光伏項目比較多,我們要特別關注雷擊的問題,包括沙漠少雨的地方,還有屋頂分布式的電站,雷擊是主要考慮的,不是二次防雷,是增加通訊防汛,來保證電站監控穩定工作。這是一個被我們行業忽略的問題,我們漁光互補項目,包括海上光伏,凝露的問題一定要引起重視,在前期設計的時候要考慮,如果在魚塘上做的,要考慮凝露的處理方面,現在處理的方式是通過呼吸伐,同時內部加干燥劑。蘇北的電站運行兩三年,很奇怪的現象是保險絲都是好的,保險絲螺釘都擰緊,但是在保險絲上面會起火發黑,我們發現上面和導線壓的地方已經有銹了,如果11月份去蘇北的話,會發現早上整個箱體全部都是露珠,如果在這時候打開箱體濕空氣都進去了,第二天凌晨的時候都結在導線上,導致很多在原理不該出現的問題。對使用環境不同,箱體材質的選擇考慮不足,在東部沿海地區要特別關注如果有漁光互補,建議用戶用不銹鋼噴涂,來提高使命壽命,如用其他材料鹽霧時間不小于500小時。這是針對于不同電站的類型,我們簡單做了一個分類,如果是帶跟蹤系統的電站,我認為我們推薦是在監控系統上增加反反二極管,如果是屋頂電站,因為照射角度和安全角度來講,我們也建議加上反防二極管。對于不同電站類型需要選擇的匯流箱類型考慮,首先有兩個作用,第一防止陽光的直射,第二有6公分的通風道,遮陽板可以防止雨水直接噴濺。這是我們在寧夏拍的照片,這是跟蹤系統,因為風沙比較大,跟著太陽走的大概700到800V左右。我們往往運維的人去了以后,只會把斷路器斷掉,其他的地方會造成15路有500V電壓差持續加電壓。針對于地面分西北和沿海,針對于屋頂主要是分布式,五角星推薦時間,橫向是不建議使用,打勾是可使用,打差是無相關應用。

在匯流箱生產制造方面,我從兩個方面講,一個是元器件的選型,第二講的是設計布局及工藝,這是講的箱體部分,重點是箱體防護等級和鹽霧實驗,就是耐輔食性,第一表面處理工藝怎么做,第二戶外粉的厚度。這個測試方法很簡單,有標準儀器就可以測出來,噴出來的厚度有沒有達到要求。下面講一下斷路器部分,交流斷路器不能用于直流系統,根據使用環境的溫度不同,直流微斷使用的環境溫度一般是低溫不超過零下30度。塑殼斷路器的分段能力不能低于15K管的分段能力僅為6KA,需注意管路其自身的功耗。

討論關于斷路器、隔離開關、負荷隔離開關、保險絲在匯流箱輸出側使用。隔離管開關、保險絲成本比較低,斷路器和符合隔離開關未來的向,現在的斷路器基本做到250安倍的額定電流。這是早幾年在山東的一個電站,當時用的就是這個方案做的,已經全部改了,用斷路器輸出的方式。這是2014年8月份在國內很多光伏官網上都發布的信息,澳大利亞太陽能公司由于貼盤銷售的光伏直流開關不何止導致關門大吉,當時在設計的時候,在組件和逆變器,逆變器到負載之間全部都是隔離開關。

剛才講到雷擊的環境,我講一下防雷器,通過位移的方式起到保護的作用。這個照片是把防雷器里面剖開,左邊是好的時候狀態,負極是看不到的,正極在上面,當雷擊以后就損壞了,形成保護作用。如果本身不合格,會漏電,本身防雷器自己會起火,就是典型防雷器產品不合格。下面是保險絲,我把保險絲拆開了五個部分,一個觸頭,一個熔管,一個石英砂,一個接觸帽。這是我們把保險絲及座剖開,通過下面的導電,導到壓線框下面。真的可以偷工減料,有些是兩個夾口寬度很小,保險絲里面的導電部分如果是不合格品,肉眼看不出來,就會出現很多障礙。我們拿到很多運維心理時候,大家普遍反映保險絲損壞的非常多,可能會說有幾千個壞了,我們要去把它分開來說,發現這些部分我們也有能力判斷的,拆開看看是不是符合。我把運維部分講掉,如果我們保險絲在現場已經燒了,現在行業的做法是把保險絲換了,我建議是把保險絲和保險座都換了。這里面講到保險絲分段能力,主要講的是滅弧功能。下面是一個監控部分,大家現在比較關注,很多運維報告監控問題很多,包括數據不準,我們講講監控的部分。首先講一下它的功能,監控是五個部分的功能,每路組串電路測量,總電壓測量,溫度測量,防雷器狀態采集,直流斷路器狀態采集,未來監控的發展,因為匯流箱產品肯定會在電站存在,未來集成的東西會越來越多,我們現在接到的需求是希望能夠檢測到備辦后面的溫度,把溫度的采集放在匯流箱里進行。在這部分里有一個很重要的設計理念,最重要的第三點是不正常不能影響系統發電,原則上是輔助設備,它壞了,不能影響最終的發電實際結果,可能看不到數據,但是不是因為它的壞了影響發電,同時講它的安全可靠和操作和運維方便。關于監控模塊的供電是自供電,關于自供電模塊上,現在行業里對這個地方寫的是要1000V供電模塊,我建議在高壓的部分預留20%的流量,提高電源的穩定性。講到安全性,這部分屬于PCB類產品,建議裝于塑殼里,防止觸摸。第二可靠性,在PC板上面就沒有大電流和高電壓,只有0到5V和0到20毫安的信號電壓,采用霍爾模塊獨立測量數據,一根導線直接穿過霍爾感應器,中間無任何接線點。同時在監控模塊上要有一些指示燈,通過指示燈可以簡單判斷出匯流箱基本故障,我們講運維人員需要讓他有運維技能,但是要告訴他通過哪些東西可以提高運維技能。還有我們在正面預留一個232口,可以方便進行系統更新及故障排除。我們可以看一下這就是包括有2011年和更早的照片。

這部分講的是設計工藝,可以看下照片。我覺得在運維過程中,包括在安裝過程中會碰到很多問題,我們總希望我們的安裝人員能夠更便捷安裝,所以在設計的時候把保險絲正負極左右平鋪于箱體底部一一對應,大大降低了正負極接錯線的可能性,也簡化了后續維護維修工作。保險絲要放在保險絲座內,同時要分顏色,內部導線1000V要用1000V導線,匯流箱以后會有參數提供給大家,導線的發熱量損耗跟銅排來講。很多人會問為什么設計成一個像放倒的煙盒,這是我在日本拍的照片,一般支架都很低,只有5度傾角,我看了之后就明白日本為什么會選擇我們公司,它的安裝高度是一定的,我建議把匯流箱盡量往上裝,不要讓運維工作人員哈著腰工作,他甚至看不見線是否接到保險絲座里,螺釘是否擰好,對整個電站運維是好的。為什么算體積?我在今年6月份的時候接到一個電話,我們的客戶問我,你的匯流箱多重,我說16匯流箱大概43公斤,他說為什么別人家只要20公斤?我就問了一下體積,我簡單算一下,體積一樣,元器件的東西也應該是一樣,怎么會差20多公斤?有的時候可以用很簡單的辦法,就去承重看一下,尤其是箱體鋼板材料和看不見的東西是否用了貨真價實的東西。這部分講的是施工運維,這資料比較細,這是我做的培訓資料。你在做的過程中,他們需要具備哪些工具。我們算了一下,一共是需要17種產品。這個地方是每一個安裝位置要用什么樣的工具,這是在安裝的過程,這是接線的位置,這是做輸出大線的時候,這是做通訊線的位置,這是做接地線的,這是打號碼管的位置,這是并網前的一些檢查。這是一些現場的照片。這張照片是普遍的情況,現在的主流廠家保險絲座,給過的規范里保險長度是12毫米,如果不壓線就要保證超度不小于12毫米,包括第四步做壓線鼻子。為什么重點講這個地方,接線的位置。一臺16路智能匯流箱要接41根線,10MV電站匯流箱需要接線5740根。我們分析一個電站的好壞的時候,這部分是我們重點關注的。

這是我去日本拍的一些照片,這是鹿兒島的一些照片,白的正極,黑的是負極,大線位置的標識,這張照片可以看到所有的電纜規范。在這個位置會放一個圖帶盒,有一張紙,標注著這一臺匯流箱里面對應的組件是在哪些位置。這是當時設計的時候,因為沒有考慮鐵塔,16、15、14每一個里面少裝板子造成了問題。這是通訊線不通訊。這張照片是在寧夏拍的照片,因為在安裝過程中的風沙,導致里面都是風沙。

講到后期運維,第一要旨是人員的安全,非專業人士要操作,則必須在專業人士的指導下進行操作。第二是匯流箱作用,前四個不講了,講一下第五個,是組串和逆變器之間的分段檢修點及保修裝置,在運維過程中很多人不理解這個概念,會認為這個東西怎么老是在壞,只是關注匯流箱本身的故障,沒有關注整個電站系統導致的某些部件損壞,比如保險絲損壞,有沒有檢查組件之間,甚至在逆變器側有其他的問題,導致保險絲燒毀,不僅是保險絲的更換。我把反饋比較多的情況簡單列了一下,箱體生銹、保險絲熔斷數量較多,保險絲座發黑且有熔化變形情況,斷路器經常跳閘。針對保險絲損壞比較多的情況,我簡單說一下,需要做什么工作。第二點對箱體內部進行測量并記錄,我們希望得到的數據是什么,哪臺匯流箱第幾路,箱體在什么溫度的時候,保險絲發生了問題,給到這樣的數據對電站后期運維是有幫助的,如果只是把壞的拿出來換個好的,很難提升電站的運維或者發電量的結果。大家提的比較多是智能化運維,有一個定期檢查的事情,我們在檢查的時候發現一般都會選在早上10點到中午或者下午的時間,我們有一個建議是盡量選擇非發電量高峰期的時候檢查,還有在惡劣環境下不要去檢查。還有大數據運維及預防措施,我認為運維過程中的記錄數據也是大數據中很必要的數據,運維里面的大數據包括因為有了大數據預防措施就可以很有針對性制定預防措施。第三管理電站和運維電站和管理企業很相似,本身電站比較苦,基本在偏僻的地方,比較封閉,可能很多人都留不住,甚至天高皇帝遠,也沒有辦法關心他是否做運維的事情,行業討論激勵及收入模式的探討。老電站的升級改造,山東業主和我們說不穩定,我問了一個問題,天線放在哪里,原則上有條件放在高于組件上,包括每個電站設計的時候要考慮終結點,點多了不好會導致堵塞,點少會導致丟包的現象。

我的整個介紹講完了,謝謝大家。這是我們的一個口號,創造價值,傳遞價值,成就你我,謝謝大家。

 
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