针对国内光伏电站出现的一系列安全事故,走访多个电站得到最多的答案是"建站方案的设计先天不足",而具体到安全原则则是只能对事故节点采取"被动"保护,而几乎不全方面考虑光伏电站安全性。比如我们采用的熔丝方案、监控手段都是被动的进行安全保护,只有电站出问题了,才会发现故障告警,甚至因为不能及时发现故障而造成上文提到的严重事故。
变直流为交流,主动减少高风险的高压直流系统
为了更好的理解变直流为交流,首先来了解一下两种电站方案的结构。传统集中式电站包含直流汇流箱、直流配电柜、逆变器等三个高压直流设备,而智能光伏电站只有逆变器一个直流设备,大大减少了高风险的高压直流系统,代之以安全的低压交流系统。更重要的是缩短了直流线缆传输距离,大幅降低了因直流故障造成的隐患。
从有熔丝到无熔丝设计
集中式1MW需要使用熔丝400个,每个熔丝与熔丝盒夹片之间有2个接触点,每个熔丝盒与接线有2个接触点。所以每个熔丝将有4个接触点,集中式因使用了熔丝就有1600个直流节点。熔丝盒对线缆可靠安装要求高,现场实际不容易做到,经常出现接触不良的现象,引起烧毁或者直流拉弧,是汇流箱着火的主要原因。
组串如有短路或严重遮挡,所有并联组串均会反灌电流,并联数量越多电流越大,所以需要"被动"地使用熔丝进行保护。由于直流保护能量来自于组件,一旦辐照不够,虽然短路但也不能使熔丝熔断,时间一长导致发热起火。另外,熔丝是一种需要定期巡检维护的产品,当其"超龄服役",保护效果会大打折扣,在熔断时可能产生喷弧,致使周围的塑料着火。根据熔丝失效率统计的数据,熔丝的失效率符合随工作年数逐年上升的趋势,5年以后失效率超过15%。熔丝的高失效率,不仅造成了高额的发电量损失,也为电站安全增加了运维难度。
专利PID技术方案,主动解决人身安全隐患
当前,PID效应导致的组件功率衰减问题越来越严重。传统集中式电站为防止PID问题,输入PV-通过熔丝接地。这样PV+与PE之间会形成高压,若不小心触碰电池板正极,会导致人员被电击,严重的将造成伤亡事故,且无法通过附加装置避免。同时电池板正极或组串间电缆产生接地故障,会通过地线产生故障电流或产生电弧放电,存在着火隐患。
智能管理系统,高精度组串监控
基于组串的智能光伏电站对输入的每一路组串进行独立的电压电流检测,检测精度是传统智能汇流箱方案的10倍以上,为准确定位组串故障,提高运维效率奠定了基础。通过将智能逆变器作为高精度传感器,实现精细化监控管理,主动识别风险,及时主动将组串级的监控信息上传管理系统,方便运维人员快速定位故障信息,无需运维人员巡检,实现高效快速安全的光伏电站管理。同时智能光伏解决方案简化了通讯方式,可采用PLC通讯、无线4G传输,实现电站通讯的简洁可靠,相比传统的RS485和光纤通信,使传输更安全。智能光伏解决方案将电站信息存储在远程服务器端,并设有多层权限管理,以保障信息存储安全。