分布式光伏电站组件级物联安全改造方案.doc

分布式光伏电站组件级物联安全改造方案项目背景据统计，现在80%以上的光伏电站着火是由直流电弧引起，特别是在发电过程经常会由于线路破损、树木遮挡、组件热斑或者组件接地等原因形成电弧或接地，进而诱发火灾。当火灾发生时，光伏电站的组件仍处于发电状态，其产生的高压极易对救援人员产生危害，导致救援缓慢火灾加重。XX光伏电站现场情况复杂，下方为厂房仓库。为避免光伏电站意外起火特加组件物联和安全保护系统项目目标加装组件物联和安全保护系统，提升电站应对危机处理的能力，发生组件漏电和电弧等情况时进行组件快速关断，提高电站整体抗风险能力，同时对电站组件进行监测和数据分析。改造对比功能概述1、组件级直流拉弧检测、主动保护、和故障定位实时检测任意点的拉弧，故障出现时关断组件，避免火灾发生；并定位到拉弧位置，方便进行故障排除。这类事故定位是关键，如果不能定位就没有办法故障排除。2、组件级关断一旦发生火灾或者检修时，关断每块组件，使光伏方阵任意两点的电压都在安全电压之内，方便火灾救援和检修3、接地漏电和并联放电故障的实时检测、主动保护和精准定位过去这类事故频繁出现，不能及时精准定位，导致发电量损失；由于传统光伏有光就有电，导致这类事故没法消灭，容易蔓延，形成火灾，造成巨大灾难。4、组件级精细化数据监测通过监测每一块板子数据，得知组件的健康状况、组件积灰、阴影遮挡、以及逆变器的工作状态，针对性检修维护保养，提高发电量系统方案组成主要是由末端、头端、控制器组成。末端安装于光伏组件下侧。末端对光伏组件进行监测、故障实时检测和开关控制。头端安装于光伏组串进入逆变器之前，每个末端支持与多个组串它与末端进行通信，对每个末端进行访问和控制。控制器集成数据网关、本地显示、手动开关等功能，一个控制器可以支持多个头端1、智能组件末端模块（主动保护和故障定位功能）2、头端模块、主控模块、手机APP类似工程及案例相关1、国家电投集团大江东深国际物流园分布式光伏电站项目；2、中国华能集团公司徐州市分布式电站项目；3、浙江省嘉兴高盛新材料厂区光伏项目改造；4、腾圣光伏储能项目组件关断项目通信技术指标1.末端模块与头端模块之间采用电力线载波双向通信。2.上述的电力线载波双向通信，通信距离不低于500m，也就是光伏组串的环路长度达到500m时也可以稳定的通信。3.每个末端有独立的编址，头端可以对每个末端进行独立的数据访问和控制。4.通信实时性要求，头端对每个光伏组件的访问时间不大于1S。功能和相应的指标要求（关断、监测、电弧、漏电）1.关断功能技术指标（可以自动关断和手动关断）a)自动关断功能：快速关断末端要在出现温度过高、串联电弧、并联电弧、对地电弧、漏电现象时自动关断，旁路掉问题组件并能追踪定位。指标如下：i.过温自动关断，温度值可以设定，默认是105摄氏度，动作时间可以设定，默认是10秒；快速关断末端要在到达上述温度时，在设定的时间自动关断；ii.串联电弧自动关断，动作灵敏度可以设定，但最大不能超过750J。快速关断末端要在达到设定的动作故障能量之前自动关断；iii.并联电弧、对地电弧自动关断，动作灵敏度可以设定，但最大不能超过750J。快速关断末端要在达到设定的动作故障能量之前自动关断；iv.组件间产生对地漏电自动关断，动作漏电电流可以设定，当组件间产生对地漏电时，漏电值达到设定值时，要在设定对时间之内关断。b)手动关断功能：i.当头端模块掉电后，所有的末端模块要在30秒之内全部关断；ii.当通过控制器手动发送关断命令时，所有的末端模块要在关断命令发出后5秒内全部关断。2.组件物联和精细化数据分析的技术指标。a)组件数据快照，即得到的光伏组件数据是同一时刻的，要求是每个组件数据的时间误差小于10mS。因为光线、逆变器等外部条件在时刻改变，只有同一个时刻的组件数据，才能分析出准确的结果；b)上述的组件快照的时间间隔可以设定，最低要求是5分钟一个快照；c)组件快照的数据内容至少要包括组件的功率、电压、电流、发电量、工作点（组件功率与电压的斜率），它们的精度要达到1%之内；d)数据分析功能要支持异常组件、逆变器MPPT效能、阴影遮挡、组件积灰；e)异常组件分析功能，是指由于组件自身原因引起的发电异常，例如旁路二极管坏、裂片、热斑等问题。要可以指示出这些组件的数量、衰减率和位置；f)逆变器MPPT效能，是指逆变器是不是在准确和实时的工作在光伏阵列的最大功率点。要给出逆变器MPPT效能时间曲线，评估出每个时段效能得分，精度要达到1%；g)阴影遮挡功能，要给出阴影遮挡的组件位置，已经被遮挡引起的发电量损失；h)组件积灰分析功能，要评估出组件的积灰程度，估计出积灰的发电量损失。3.电弧检测、保护、定位的技术指标a)每个快速关断末端模块要集成电弧检测、保护、和故障定位功能；b)电弧故障检测要准确的检测出串联电弧、并联电弧和对地电弧，检测的时间要小于2S；c)当出现电弧故障时，末端模块能自动进入关断模式，进行灭弧保护，动作时间和动作灵敏度可以设定；4.漏电检测、保护、定位的技术指标a)当组件间出现对地漏电时，要实时检测、保护、和故障定位；b)检测的时间要小于30S；c)当对地漏电出现时，末端模块能自动进入关断模式，进行漏电保护，动作时间和灵敏度可以设定。2系统框图3设备使用情况6