沛县光伏电站QC活动

—提高光伏发电系统效率现场小组型发表者：申兆宁申兆宁QC小组一、小组概况：课题名称提高光伏发电系统效率小组名称申兆宁QC小组课题类型现场型小组组长申兆宁所属部门沛县红日光伏运维部成立时间2017年活动时间2017.7~2017.9小组成员申兆宁、殷东科、鲍猛、王明贤、封俊宏1.1课题及小组概况：一、小组概况：1.2小组主要成员合影：一、小组概况：姓名性别QC职务组内分工申兆宁男小组长小组成立、选择课题、确定目标、现状调查、原因分析、要因确认、制定对策、实施对策、效果检查殷东科男组员原因分析、现状调查、要因确认、制定对策鲍猛男组员原因分析、要因确认、效果跟踪、巩固措施、效果检查王明贤男组员原因分析、要因确认、制定对策、实施对策、效果检查封俊宏男组员原因分析、要因确认、制定对策、实施对策、效果检查1.3小组分工二、选择课题——提高电站的系统效率对于作为光伏电站来说，发电量是评价一个电站建设质量、运行质量优劣的重要标准，光伏电站发电量由三个因素决定：装机容量、峰值小时数、系统效率。传统认为，设备系统效率是设计、制造、施工、调试完成后是一个定值；实际上光伏电站建成后由于设备老化、系统匹配、气象条件变化、组件表面污秽、阴影遮挡、输送线路长短等影响，是波动变化的不确定值。电站建设的地点和装机规模确定了，也就代表装机容量和峰值小时数已定。所以此次我们选择提高电站的系统效率作为QC课题。三、活动计划安排序号项目时间（月日）计划进度实际进度7.14-7.157.16-7.187.19-7.217.22-7.257.26-8.108.10-8.158.15-9.009.00-9.209.20-9.289.28-9.301小组确定2选择课题3计划安排4影响因素分析5发电量分析6次要因确认7要因汇总8措施方案9实施对比10总结分析自然因素人为因素设备因素四、影响系统效率的因数——自然、人、设备影响系统效率的三大因素逆变、汇流箱、箱变的损失设备故障温度折减组件的因数交、直流线损135246不可利用太阳光78组件清洗组件阴影的遮挡自然因素设备因素人为因素4.1自然因素对系统效率的影响4.1.1温度折减对系统效率影响最大的自然因素就是温度。温度系数是光伏组件非常重要的一个参数。一般情况下，晶硅电池的温度系数一般是-0.35～-0.45%/℃，此图就是光伏组件输出功率随组件温度的变化情况。4.1.2不可利用太阳光我们获得的总辐射量值，是各种辐射强度的直接辐射、散射辐射、反射辐射的总和，但并不是所有的辐射都能发电的。比如，逆变器需要在辐照度大于50W/m2时才能向电网供电，但辐照度100W/m2以下时输出功率极低。即使在阳光好的西部地区，这部分虽然算到总辐射量数据中、但无法利用的太阳能辐射，也能达到2~3%。－－灰尘/污渍、组件功率衰减、组件串联失配损失、温升损失、方阵遮挡损失、反射损失、光谱偏离损失等↓¦¦¦¦¦¦－－－逆变器DC→AC汇流箱AC+AC变压器35kV组串并联失配损失↓逆变器效率MPPT效率↓变压器效率↓交流线损→↓←交流线损←沛县光伏发电项目系统组成图国家电网高压开关柜→→4.2设备因素对系统效率的影响•光伏电站系统组成归类：•每一个环节都有能量损失，因此最终的效率将是经过5个环节损耗后的效率。光伏阵列逆变器汇流箱升压变压器交流、直流线缆五、QC目标的确定光伏电站初始设计系统效率η=η1*η2*η3=80.8%η3：升压变压器转换效率，本站取97%。η2：逆变器交流直流转换效率，本站设备取98%；5.1系统效率的计算(η、η1、η2、η3)η：光伏电站的初始设计系统效率；η1：光伏组件、组串式逆变器、汇流箱、交直流线缆及光伏发电侧系统集成效率，本站取85.88%；5.2系统效率的计算-----(η1:光伏发电侧统集成效率)温度对组件折损率1%，有效值99%；组件选型折损率3%，有效值97%；灰尘等对组件遮挡折损率4%，有效值96%；早晚不可利用阳光折损率2%，有效值98%；逆变器最大功率点跟踪（MPPT）精度误差2%，有效值98%；交直流线路损失约为3%，有效值97%.上式中η1:η1=99%×97%×96%×98%×98%×97%=85.88%5.3QC活动启动前系统效率统计日期装机容量理论发电量上网电量峰值日照时长发电效率系统效率5月15日21919.0460354.3053715.332.7589.0000%89.1136%5月16日21919.04146335.98130239.027.2689.0000%81.8433%5月17日21919.04143020.21127287.997.1689.0000%81.1060%5月18日21919.04138042.37122857.716.9989.0000%80.1870%5月19日21919.0496063.4385496.454.7389.0000%82.4642%6月17日21919.04138678.21117692.187.0584.8671%76.1618%6月18日21919.04109115.7492450.505.4284.7270%77.8195%6月19日21919.04119494.30101432.995.9484.8852%77.9061%7月20日21919.04138265.01118452.917.0385.6709%76.8721%7月21日21919.04109754.1395133.145.5886.6784%77.7815%7月22日21919.04138048.57119334.957.0286.4442%77.5549%7月23日21919.04143872.74122585.487.3185.2041%76.5068%7月24日21919.04111151.1495846.695.6586.2310%77.3940%7月25日21919.0493973.7784409.534.7889.8224%80.5642%通过对以上三大因素对发电量影响的分析，初始设计系统效率的计算，以及QC活动启动前5月、6月、7月3个月中每月5天实际系统效率的统计，测得我站实际系统效率均值为：78.78%。提升目标：82%。5.4提升系统效率的目标光伏组件受到影响鸟粪、灰尘组件清洗六、原因分析——次因、要因确认除草伐树组件更换组件清洗杂草高过组件下沿湖西侧大树遮挡阳光组件破裂、发电效率低逆变器受到影响设备选型影响设备损坏设计选转换效率高的逆变器维修或更换逆变器接线柱损坏更换汇流箱及电缆受到影响电缆敷设电缆、塑壳开关损坏敷设时优化线路维修或更换电缆接头更换组件清洗前有尘土，甚至斑点，影响正常发电工作，鸟屎污秽长期不处理，在周围形成热斑缩短组件寿命、甚至短路发生火灾清洗工作完成后，发电效果明显提高。热斑效应的隐患也随之解决。6.1要因确认一：组件上的灰尘原因验证方法结论：要因组件清洗前4-19（晴，13~26℃）清洗后4-29（晴，13~30℃）发电量对比方阵清洗前发电量清洗后发电量超发电量提升率15644.455771.451622.8069%25613.245791.241783.0736%35716.825908.821923.2494%45657.235821.231642.8173%55664.335853.331893.2289%65699.225902.222033.4394%75695.245879.241843.1297%85689.345902.342133.6087%95706.375879.371732.9425%105660.115848.111883.2147%115613.935787.931743.0063%125616.785807.781913.2887%135552.145737.141853.2246%145590.895767.891773.0687%155574.965761.961873.2454%165554.975733.971793.1217%175349.745517.741683.0447%185549.915737.911883.2765%195621.25828.22073.5517%205512.055694.051823.1963%光伏组件首次清洗前后数据的对比综上所得：气象条件、可利用小时数基本一致，对比清洗后发电量提高了2%到3%。草丛遮挡对发电量也有一定影响。割草后，华为后台报出离散率高问题消除，组件低效发电统计消除。6.2要因确认二：草丛遮挡原因验证方法结论：要因湖西侧大树东西侧阴影遮挡，发电量也有一定影响。通过现场查看、后台查询，此阴影为下午2:00~4:00以后的东西向遮挡，影响极少部分组串，对发电量影响较小6.3要因确认三：树木阴影遮挡原因验证方法结论：次因组件损坏是最不易发现的一种影响形式6.4要因确认四：组件损坏原因验证方法结论：要因更换后组串发电功率平衡，提升发电效率，发电量提高逆变器损坏是影响发电的主要因素6.5要因确认五：逆变器损坏原因验证方法结论：要因维修后设备运行正常，减少损失电量，发电量提高汇流箱电缆头安装不牢固，容易引起过热，甚至线路烧灼，以至于发生火灾6.6要因确认六：汇流箱损坏原因验证方法结论：要因处理后电流运行电流正常，无发热过载现象，消除跳闸，减少损失电量，发电量提高电缆敷设方式为地埋式线损较大6.7要因确认七：线缆敷设原因验证方法结论：次因全站线路多为地埋铺设，电缆浸泡在水里地表水里，绝缘阻抗降低，因线路改造耗材费力，暂时是通过强排，把环光伏区沟渠水位控制在地表水位面60CM以下外线新建线路12.6公里，T接点改造约为3公里，上网电量结算除了表计误差损失，还要扣掉协议损失0.676%。6.8要因确认八：外线线损原因验证方法结论：要因并网1.7年了，截止到2017年7月底，协议损失电量在30万度左右。外线的损耗外线协议上网线损月份一次计量柜545表上网电量协议线损（0.676%）外线总损耗1188597018807601868046.06217923.93760.9530%2216898921674802152827.83516161.16480.7456%3282688028204402801373.82625506.17440.9043%4304668030405203019966.08526713.91520.8786%5315700031497203128427.89328572.10720.9071%6239176023878402371698.20220061.79840.8402%7265356026504802632562.75520997.24480.7922%如表所述：外线损失大概是0.9%左右，年损失电量预计25万度。序号原因调查方法调查人次、要因1组件上的灰尘现场确认申兆宁要因草丛遮挡现场确认申兆宁要因树木阴影遮挡现场确认殷东科次因组件损坏现场确认殷东科要因2逆变器损坏现场确认鲍猛要因汇流箱损坏现场确认鲍猛要因3线缆敷设图纸确定封俊宏次因外线线损计算确定王明贤要因七、要因汇总影响环节影响原因影响方式是否可抗处理方式光伏组件尘土，污垢尘土污垢长时间积聚在光伏组件上影响发阳光照射并容易产生热斑是组件清洗，3次/年草荫草遮挡阳光，影响发电是日常运维割草,3次/年施药树荫树遮挡阳光，影响发电。否非本单位树木，沟通难度大组件损坏组件损坏影响发电是维修，更换逆变器故障损坏逆变器损坏以及故障影响发电是维修，更换汇流箱线路安装电缆头虚接引起过热故障影响发电是紧固电缆头故障，损坏汇流箱损坏以及故障影响发电是维修，更换线损线路铺设线路敷设设引起的线损否地埋线路，重新铺设耗时长，人力物力需求大。协议线损结算上网电量直接扣除0.676%是协商外线移交影响因素分析总结序号原因是否要因制定措施负责人完成时间备注1组件上的灰尘是清洗组件申兆宁、殷东科3次/年9月30日前2草丛遮挡是除草王明贤、封俊宏3次/年9月30日前3树木阴影遮挡否协商沟通中申兆宁9