【科普】详解光伏系统中存在的“施救风险”

根据资料显示,2018年1~5月份全国新增光伏并网装机约13~14GW,其中分布式光伏装机量超过10GW,同比增长150%。中国俨然早已是世界第一光伏大国。

在如此大的光伏装机量下,涉及到产品质量、安装规范、后期运维等问题在近几年不断涌现,其中光伏系统中的直流高压问题也日渐得到整个行业的重视。

什么是施救风险?

“施救风险”顾名思义就是在施救过程中存在的风险,那么在光伏系统中是如何会存在施救风险的呢?

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在光伏系统中,太阳能组件以串列方式排成阵列,整串线路电压累计,一般可以达到600V~1000V的高压。当系统长年累月运行,电线绝缘层腐蚀后电线容易裸露,非常容易产生直流电弧,击穿空气,引发火灾。当电弧引发的火灾或其他原因造成的火灾发生时,对直流侧而言,只要有光照就会有电压。尤其当直流侧达到600V~1000V以上的高压时,危险不言而喻。救火工作十分危险,消防队员无法施救,否则将有触电的风险。

综上,所以说光伏系统中存在着“施救风险”。

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国外对于“施救风险”的安全规范

出于对光伏安全的考虑,全世界范围内的政府防火安全机构、保险公司、电网公司对于光伏系统中的防火安全都在陆续出台相应的政策规定。

国外对于光伏消防安全方面有比较成熟的认知,已有“国家消防法规”出台,命令规定消防队员在对装有光伏系统的火灾进行施救时,需保持一个最小的安全距离。消防队员不得在小于安全距离的范围内进行施救工作。

美国国家电工规范NEC早在2014年就出台了NEC2014 690.12《组件级自我关断解决方案》标准,2017年对其进行修订,要求实现光伏系统中的“组件级关断”。新版NEC 2017-690.12(B)(2)的规定,要求在2019年1月1日起生效。德国、澳大利亚、意大利等国家也出台相应规范,明确规定在光伏系统中逆变器与组件之间需要增加直流电切断装置。

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“组件级关断”解决方案

解决“施救风险”的本质就是要消除屋顶上存在直流高压。“组件级关断”解决方案,即在光伏系统中加装组件级的关断设备,相信会是最佳选择。

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组件级的关断设备目前主要包括:功率优化器及智控关断器。安装有功率优化器及关断器的光伏系统具有组件级关断功能,一旦系统发生火灾,能切断每块组件之间的连接,消除阵列中存在的直流高压。消防队员可展开施救工作,不会威胁到消防员的人身安全,解决了光伏系统的施救风险。

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瑞士洛桑大学318kW三相微逆光伏电站项目分享

随着光伏应用的逐渐成熟,瑞士政府对于太阳能发电上网电价的补贴政策(FIT)可能会在不久的将来逐渐取消。瑞士政府已将能源政策的天平倾向了光伏自用项目,鼓励更多的家庭、公共事业及商业用户在屋顶上安装自发自用型光伏电站。

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瑞士洛桑大学积极响应政府号召,在学校教学楼屋顶上安装了一个318kW的光伏项目,项目采用270W Q Cell光伏组件与昱能YC1000微型逆变器。该项目的建成,不仅为学校提供了绿色的电力支持,同时大大减少了学校的电费开支。

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该项目之所以选用昱能YC1000微型逆变器主要是出于以下几方面考虑。微型逆变器可直接安装在光伏组件板的背部,节省了空间,无需耗费额外过多的电缆或专门的空间来安装逆变器。同时,YC1000安装便捷,加之以一拖四的产品设计,大大节省了系统安装的成本。此外,该系统中存在阴影遮挡的情况,微逆的使用能有效优化系统的电能输出,解决由阴影遮挡带来的组件失配问题。

项目名称:瑞士洛桑大学318kW三相光伏电站项目

地址:瑞士洛桑大学

安装日期:2018年

装机容量:318kW

微型逆变器:APsystems YC1000

昱能荣获“2018优秀光伏逆变器企业” 耀目广州国际太阳能光伏展

8月16日,第十届广州国际太阳能光伏展在广州中国进出口商品交易会展馆隆重开幕。本届展会是该展会成功举办的第十届,已成为全球光伏企业促进贸易、推广品牌的重要展览平台。昱能科技携全线MLPE组件级电力电子产品亮相展会,向观众展示了昱能最新的研发成果、为用户提供更加多元化的高效解决方案。

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在展会同期举办的“光伏十载,共创辉煌评选活动中”,昱能科技荣膺“2018优秀光伏逆变器企业”奖项。本次评选全面关注光伏产品质量、市场表现、行业关注度等多个维度,吸引了众多重量级企业的积极参与,经过层层筛选,最终评选出获奖企业。

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昱能科技在此次评选中脱颖而出,是对昱能在光伏逆变器领域成绩的肯定。用户与行业的认可将是昱能提升企业核心竞争力的不竭动力,通过不断的技术创新来提升产品性能,走数字化、智能化发展道路。
昱能一直致力于MLPE组件级电力电力的研发及产业化,微型逆变器产品一直是昱能产品系列的重中之重,已先后开发出4代微逆产品,领跑行业前沿。最新产品——拥有4路MPPT的微型逆变器QS1200,凭借卓越的产品性能、超高的性价比,可广泛应用于分布式光伏电站项目,保障系统安全的同时提高系统发电量,实现降本增效,助推平价上网。

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解决运维痛点 昱能数字化成果赋能分布式光伏电站

2016~2017年,在这短短2年的时间,分布式光伏呈现爆发式增长,行业蓬勃发展的同时也伴随着不少的问题。从业人员专业化程度不高、产品质量良莠不齐、售后服务能力不足,后续运维风险较大,很多都是电站装完即止的“一锤子”买卖。

在光伏电长达25年的使用寿命中,电站一旦发生故障,不仅影响电站的收益,还有可能会对业主的生命、财产安全造成影响,因此光伏电站的后期运维十分重要。尤其对于分布式电站而言,体量小、布局散、人员少等特点明显,这些也给后期的运维管理带来了不少阻隔。

传统的电站运维一般以人员巡检的方式来发现问题,但随着时间的推移,电站逐年老化,故障率也在不选上升,这样的方式会消耗大量的人力物力。此外,以人员巡检的方式发现问题,会造成设备较长时间的带故障运行,降低了设备寿命和利用效率,将会影响系统的经济效益。

作为MLPE组件级电力电子行业领导者,昱能科技深谙智能化的方案将是解决光伏电站运维痛点的重要途径,一直致力于推进光伏数字化进程。由昱能自主研发的智能监控系统,可适配于昱能旗下包括微型逆变器、功率优化器、智控关断器等全系列产品,实现对光伏系统组件级的智能监控运维。目前,在昱能的数据库中,已有超过200万台的设备,数据量已经超过50TB,这样的数据量,在整个逆变器行业,也是超前一步的。

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通过昱能EMA数字能源管理平台,能量通讯器ECU可采集每一台逆变器的数据,获取到系统中每一块组件的工作情况,了解其电压、电流、功率等信息,一旦出现问题,不需要派工程师到现场,可以完全通过后台进行诊断。

在EMA监控系统中的“组件功率”页面中,可以看到每一块组件的发电情况。单击组件示意图,将会显示组件的位置行列号以及逆变器的序列号等信息。“组件功率”在页面的下方还可以看到系统的“组件排布图”,通过逆变器序列号以及组件排布图,可以精准定位每一块组件的位置。通过监控,可以清楚地看到每块组件的发电情况。当任意一块组件出现问题时,运维人员可以通过序列号等信息,在屋顶上清楚的找到“问题组件”,为系统的运维节省了大量的时间、人力物力。

解读丨国管局光伏电站建设指南要求直流电弧故障安全防火措施

近日,国家机关事务管理局(简称“国管局”) 公共机构节能管理司发布了《公共机构分布式光伏发电系统建设指南》。文件中对于公共机构光伏系统中的设计要求、设备技术要求、运行与维护要求等都给出了技术参考与适用标准。其中,首次在国家级正式发布的文件中,要求了光伏直流电弧故障的安全防火措施。

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在指南的“设计安全要求”章节中,对光伏电站的消防安全及火灾防范措施做出了明确要求,写到:屋顶光伏发电项目的火灾危险性较大的设备有汇流箱、逆变器、蓄电池、连接器、配电柜及变压器等易发生电气火灾,尤其应做好因直流故障电弧造成的火灾防范。为避免直流故障电弧,设计中应选择具有防直流拉弧的电弧保护装置和10秒内快速关断功能的智能型电气设备。

指南中明确要求,公共机构光伏系统中应该选择具有防直流拉弧的电弧保护装置和10秒内快速关断功能的智能型电气设备。该规范正式将光伏快速关断引入我国国家级光伏电站建设规范文件。此项条款与美国NEC 2014 690.12《组件级自我关断解决方案》标准内容极其相近,都要求了光伏系统具有系统快速关断功能,且明确了相应措施。

公共机构的分布式光伏电站建设仅仅是是我国分布式电站建设的一小部分,更多的是民用分布式以及工商业分布式。相较于公共机构,民用建筑是居民赖以生存,居住、生活的地方,一旦发生直流拉弧危险,将严重影响到居民的人身安全,因此民用分布式光伏系统中的安全规范应当比公共机构的更加严格。

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自分布式光伏兴起以来,从整个行业对直流高压问题的“避而不谈”到现在国家级规范文件中对该问题有了明确指示,这是整个行业共同努力的结果,是光伏行业逐渐走向规范化的表现。目前,住建部、CTC国检、地方协会、行业组织等机构对光伏系统中直流高压这一问题都已引起重视,推出了相应的规范文件。相信通过行业的不断努力,对于直流高压拉弧方面的规范将越来越完善,希望之后会有一套完整、清晰的光伏安全国家标准,将光伏直流高压拉弧问题的安全保障,再上新的台阶。

 

【科普】解读快速关断标准NEC2014与2017的区别

光伏系统的快速关断这一概念是美国国家电工规范(National Electrical Code,简称NEC)提出的。早在2014年,NEC2014 690.12《组件级自我关断解决方案》标准发布,即对光伏系统的快速关断作出了要求。在2017版的文件中,该标准做出了新的修改,对快速关断提出了更高的要求,那么具体的区别是什么呢?

光伏系统中的两大风险

对光伏系统而言,存在着“直流高压风险”与“施救风险”两大安全隐患。在传统的串型系统中,整串线路电压累计,一般可以达到600V~1000V的高压,由于光伏组件接头接点松脱、接触不良、电线受潮、绝缘破裂等原因而极易引起直流拉弧现象,引发火灾。另外,当由于拉弧或因外部原因发生火灾意外时,对直流侧而言,只要有光照组件就会发电,高电压一直存在,救火工作十分危险,消防队员无法对现场施救,只能从远处控制火势。

NEC2014 VS NEC2017

美国国家电工规范NEC2014 690.12中就对光伏电站的快速关断作出了明确要求:所有建筑物上光伏系统都要安装快速关断开关,光伏系统电压需要在10秒钟内下降到30V 以下。但此标准的快速关断方案仅要求在组件阵列串接入端加装组串级快速关断装置,并未实现组件级别的关断,屋顶上(光伏阵列内)仍旧存在直流高压。

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2017版的NEC690.12中,对此快速关断又做了严格的要求——以距离到光伏矩阵305mm为界限,在快速关断装置启动后30S内,界限范围外电压降低到30V以下,界线范围内电压降低到80V以下,也就是要求实现“组件级关断”。新版NEC 2017-690.12(B)(2)的规定,要求在2019年1月1日起生效。

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组件级别关断解决方案

MLPE组件级电力电子技术是目前实现组件级别快速关断的主要方式,产品包括微型逆变器、关断器(RSD)、优化器等等。昱能科技智控关断器OPT700-RS具有高可靠度、低成本、安装简单、体积小、对搭配的逆变器品牌无限制等多方面优势。结合昱能EMA软件作为监控运维管理平台,将互联网、大数据、人工智能等与光伏产业深度融合。在系统成本仅需增加0.1-0.2元/瓦的情况下,实现组件级别的关断,为光伏系统保驾护航。

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桑拿天来袭 这样做让光伏电站远离火灾、组件失配

引子:

当地时间2018年7月26日,德国索林根,当地一处民宅的太阳能板屋顶起火,屋顶几乎全被烧毁,整个屋顶烧成“骨架”。

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炎炎夏季,光伏电站迎来了发电量的高峰时期,但过高的温度、雷雨天气、茂密的树木遮挡等因素对电站的高效运行也提出了不小的考验。在桑拿天,光伏电站的运行主要会有哪些影响?我们又可以如何规避这些影响,保障电站安全的运行呢?

高温影响组件效率 诱发火灾

温度对于系统效率的影响主要体现在对于设备工作的影响。在一定温度条件下,太阳能电池组件会因温度升高而输出电压降低、电流增大,组件实际效率降低,发电量减少。在夏天高温情况下,组件背面温度可达70℃,组件中的电池工作结温接近100℃,高温会对组件产生影响,同样也会对逆变器产生影响。一般光伏组件的峰值功率温度系数在-0.38~-0.44%/℃之间。温度每升高1℃,光伏组件的输出功率会降低0.38~0.44%。这不仅影响了发电量,还可能诱发火灾。因此,做好组件、逆变器的通风散热工作尤为重要。

阴影遮挡 影响系统发电量

夏季草木繁盛,阴影遮挡现象时而发生。即使是小面积阴影遮挡,对光伏电站来说也是大大的损失。据相关研究显示,小小的遮挡至少会延长系统的投资回报年限2年左右。夏季光照强烈,光照时间长,遮挡问题更不容忽视。因此在夏季电站运维过程中,注重定期除草和光伏组件的清洁显得十分必要。

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雷雨天气造成的安全隐患

夏季多雷雨,雷雨天可能诱发线路短路,雷击还可能导致系统损坏甚至火灾风险。因此,在项目建设初期必须做好系统的防雷接地工作,同时在夏季电站日常维护中也应该特别注意防雷设置的设备完好及线缆连接完整。

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自然雷击造成光伏火灾

MLPE解决方案 让电站更安全、高效

组件级电力电子解决方案包括:微型逆变器、功率优化器与智控关断器,无论是哪一种产品,都可以为光伏系统的安全运行保驾护航。

微型逆变器技术采用全并联电路设计,组件之间不再有电压叠加,直流电压小于60伏(不高于组件最高输出直流电压),彻底解决了由于高压直流拉弧引起火灾的风险,同时也解决了当房屋起火时,因光伏电站而阻碍了施救的问题。微信图片_20180810160258

优化器/关断器(RSD)虽然不能直接解决直流高压问题,但在发生火灾之后能够关断每块组件的直流输出,不会威胁到消防员的人身安全。当逆变器与电网断开时,交流端输出为0V时,优化器/断路器会自动切断连接,实现组件级别的关断,真正意义上的裂解了组件串联形成的直流高压。当因高温、雷电等问题诱发火灾时候,消防队员至少不会“束手无策”,可以展开施救工作。

微信图片_20180810160310对于夏季光伏中存在的阴影遮挡等问题,微型逆变器与功率优化器都具有组件级别的MPPT功能,解决了光伏电站整个生命周期的组件间不匹配的问题。通过采用组件电力电子技术最大程度上保证组件输出功率,保证系统效率。通过测试及长期的数据收集,在相同条件下,组件级电力电子系统相较于传统逆变器系统,发电量可增加5-25%。

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上海回天420kW功率优化器项目分享

今年年初,位于上海松江回天工厂屋顶上的分布式光伏项目上,加装了720台昱能科技功率优化器OPT700。此次改造,总项目容量约为420kW,于2018年1月正式完工。

回天工厂之所以选择在原有的分布式光伏屋顶项目上加装功率优化器主要出于安全与多发电这两方面的考虑。 据悉, 上海回天公司主营的是化工新材料等产品,所以工厂内的安全防火等问题尤为重要。传统的光伏系统中,只要有光照就会有600V~1000V的直流电压,一旦发生火情,消防队员无法救火,后果不堪设想。 另外一方面, 该屋顶光伏项目中,存在同一阵列光伏组件朝向不同的情况,如此一来便出现了组件失配的问题,影响了系统的发电量。

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昱能功率优化器

昱能功率优化器安装在组件的直流输出端,再通过逆变器并入电网。当逆变器与电网断开、交流端输出为0V时,优化器会自动切断连接,直流端电压仅为30V-40V(组件开路电压),这就解决了光伏电站的一大难题—施救风险。功率优化器还具有独立MPPT跟踪功能,每块组件可以在最大功率输出点工作,避免由于屋顶朝向等因素降低系统输出功率,可提升5%~25%的系统电能产出。另外,功率优化器属于组件及电力电子产品,它可以实现组件级别的控制、运维。昱能功率优化器可配合能量通讯器ECU(Energy Communication Unit)使用,实现对每一块太阳能板的发电量(电压电流频率)、设备温度等参数进行实时监测,即时看到每一块太阳能板发电情况,远程监控也大大提高了系统运维、故障排查的效率。

 

微信图片_20180810144308组件级运维监控

【邀请函】昱能科技诚邀您参加2018第十届广州国际太阳能光伏展

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2018年8月16日-18日,2018第十届广州国际太阳能光伏展将在广州广交会展馆A区隆重召开。本届光伏展由国家节能中心指导,广州国际太阳能光伏展组委会等联合发起主办的国际性行业盛会,预计吸纳超60000名专业观众。

据悉,展会展览范围将覆盖太阳能光伏产业的各个领域,包括原料供应、主辅材料、机械设备、光伏电池、光伏组件、光伏工程及光伏应用产品,预计展览面积达50000平方米,届时将有超过800家参展企业共同展示行业最新技术和产品。

昱能科技作为MLPE组件级电力电子全系列解决方案专业提供者,本次展会,昱能将携微型逆变器系列产品及智控关断器系列产品亮相,为分布式光伏提供全面、高效的解决方案。

更低的LCOE解决方案 助力加速光伏平价上网进程

2017年11月8日,国家发展改革委印发《关于全面深化价格机制改革的意见》,明确根据技术进步和市场供求,实施风电、光伏等新能源标杆上网电价退坡机制,2020年实现光伏上网电价与电网销售电价相当。国家能源局的期望是:到2020年,实现用户侧的平价上网;到2025年,实现发电侧的平价上网。随着531新政的发布,光伏补贴的下调,对光伏企业来说既是挑战,也是机遇,唯有能满足平价上网的低成本、高产出、高质量的电站才能获得市场机会,跑赢这场新能源大赛。

什么是平价上网?

发电侧平价定义为:光伏发电即使按照传统能源的上网电价收购(无补贴)也能实现合理利润。目前国内成本最低、利用最广的电力来源为煤电,因此光伏在我国实现发电侧平价的条件可以理解为光伏发电成本达到煤电水平。用户侧平价的实现则要求光伏发电成本低于售电价格,根据用户类型及其购电成本的不同,又可分为工商业、居民用户侧平价。

LCOE度电成本的定义

从光伏侧而言,降低光伏发电的度电成本,才能实现“平价上网”的终极目标。光伏度电成本LCOE(Levelized Cost Of Electricity),指的是光伏项目单位上网电量所发生的综合成本,主要包括光伏项目的投资成本、运行维护成本和财务费用。具体计算公式如下:

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从以上公式看出,系统的初期投资、使用寿命中的运维成本与系统的发电量多少对于LCOE有着至关重要的影响。想要降低LCOE,就要在减少“建设成本+运维成本”的基础上提高发电量的值。

最优的LCOE解决方案

实际上,在英国、德国等一些发达的欧美国家,早在几年前,他们就已经经历了补贴退出阶段并已实现了平价上网。现在,他们更看中的是系统设备选型的产品的质量、系统后期的发电量以及25年使用寿命中的运维成本等因素,以此来降低LCOE。

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微型逆变器系统解决方案在国外备受青睐,除了系统无直流高压,微型逆变器具备的多发电、组件级智能监控运维等优势可进一步提高系统系统,降低运维成本。从LCOE测算角度来看, 微型逆变器系统的优势主要体现在以下几个方面:

更高的发电量:在相同条件下,微型逆变器系统的发电量可比一般组串式逆变器系统的发电量高出5%~25%。

超低的维护成本:微型逆变器系统的年维护成本约在0.05~0.07元/瓦,而相比之下,组串式逆变器系统的年维护成本约在0.1元/瓦。

25年使用寿命:微型逆变器的使用寿命为25年,与光伏系统的使用寿命一致。组串式逆变器的使用寿命在5~10年,在光伏系统25年使用寿命中,需更换约2~3次逆变器。

毋庸置疑,使用微型逆变器的系统初期投资相比于使用组串式逆变器会高一些,那么由微型逆变器带来的后期发电量的提升、维护成本的节省以及设备更换成本的节省和初期投资哪个对于LCOE的影响更大呢?

以下以一套在三类光照地区8.4kW的户用光伏系统为例,进行投资收益测算(因各地区地方补贴金额、年限不同,暂不进行计算):

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通过上表测算而知,该使用微型逆变器的户用系统年发电量在9912度左右,系统的年收益在8286元,25年的总维护费用为14700元,总收益在149081元,系统的回收周期约5.2年。

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利用同样的方法测算,组串式逆变器系统年发电量在8400度左右,系统的年收益在7022.4元,25年的总维护费用为26600元,总收益在109620元,系统的回收周期约5.6年。

综上来看,使用微型逆变器的系统在投资总收益方面比使用组串式逆变器的系统高出近40000元,在回收周期上也占据上风。尽管微型逆变器系统在初期投入上略高于组串式逆变器系统,但微逆的使用提高了系统的发电量、降低了后期系统的维护投资,提高了系统的总收益,降低了每一度电的度电成本。