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奥太新能源邓伟:光伏电站设备运维需考虑四个方面 化解存量电站运维之痛

光伏系统工程  来源:北极星太阳能光伏网    2019/10/24 15:43:32  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:我们认为整体光伏电站设备运维包含四个方面,电站服务咨询、运维人员培训,电站体检,脱保逆变器维修。

——奥太新能源运维部总监邓伟

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2019年是光伏产业承上启下的一年,平价上网之后,光伏将迸发出无限的生机与活力,光伏新时代即将开启。北极星电力网与北极星太阳能光伏网于10月24日在北京举办《2019光伏新时代论坛暨“北极星杯”2019光伏影响力品牌颁奖典礼》,北极星太阳能光伏网、北极星光伏APP对会议进行全程直播。

奥太新能源运维部总监邓伟在论坛上做《光伏电站设备技改与技术提升》的演讲,以下为发言实录:

奥太新能源运维部总监邓伟:

大家好!我是山东济南山东奥太有限公司运维部邓伟。今天分享光伏电站广见设备技术性提升和运维方法。

今天从这三个方面和大家分享,一个是简单对我们公司做介绍,第二我们整体的服务方面,第三是以一个案例来介绍我们整体工作的过程。

山东奥太在山东济南,是山东大学校办股份制企业,我们公司成立到现在三十多年历史,最早做逆变电源,2009年的时候依托我公司逆变技术发展了光伏逆变器,有十年技术发展,同行业里我们公司应该是唯一一个获得过两次国家科技进步二等奖的企业。第一次在2006年的时候以我们焊机软开关技术,另外一次是2016年光伏逆变器技术。在同行业里我们这两个奖项重要性不用过多解释了。是唯一一家获得两次国家科技进步二等奖的企业。山东奥太是以技术、科研为基础,进行发展生产的企业。

公司总部在山东济南,整体在山东有三个生产基地,并且在山东济南有一个国家级实验室。在济南有两个生产基地,还有淄博济宁两个基地。

山东奥太新能源事业部成立于2009年,依托山东大学优势技术,专业从事逆变器生产研发销售,是国家重点高新技术企业,运用技术获得过两次科技进步二等奖。公司的营业范围是逆变器生产、销售以及技术服务。

现在我们公司的三块主业业务,服务咨询、关键设备,设备运维。其服务执行主要是指在电站建设运营过程当中我们依托自己的技术提出一系列解决方案。关键设备的生产是指在光伏电站里整体的关键设备的生产,我们公司所生产的关键设备包括了主串式和集中式,今天我这边主要分享的是第三块业务板块,设备运维。

简单解释一下为什么叫设备运维,光伏电站运维已经提出很长时间了,我2016年在北京参加各个机构组织的运维会议,那个时候大家都在提数字化运维,无人化职守,整体运维方式,但是都在讲电站运维方式,我们今天提出来电站里设备怎么样运维怎么样来做。

我们认为整体电站设备运维包含四个方面,电站服务咨询、运维人员培训,电站体检,脱保逆变器维修。光伏电站发展很快,从这几年时间每年有几十GW装机容量,但是带来的问题是什么呢?没有专业的电站运维人员,现在可以这么讲。为什么呢?从时间发展上来讲,一个完整全面的电站光伏人员没有五到十年时间培养不出来,但是我们每年都会有新的电站发展,每年都有新的运维人员上马,这些人员有很多都是刚刚毕业学生,这是占人数最多的部分,再有很多国有企业电站人员从火力发电、水力发电、热能发电的运维人员转移到光伏发电。我们今天都在讲新能源发电技术是区别于传统发电的,原来运维人员进入新能源可能连光伏逆变器每个元器件的作用都搞不清楚。这样整个电站运维里就会带来非常多问题,我们知道电站怎么发电,对于电站发电关键设备指逆变器,逆变器是光伏发电站里的大脑、是运维核心,所有数据都从他这里来,所有数据从这里走,承接整个光伏发电唯一一个活的东西,其他都是死的,只有它是一个有大脑、可以思考、可以给指令它动的东西,所以对于它不了解整个光伏电站里我们只可能是一个承受人员没有办法主动寻找办法。所以在这么长时间以来我们提出来的种种概念主要是围绕光伏电站设备怎么样进行合理的运行维护和改造。

我们提出五个方面的分析,缺陷分析、预防性分析、设备分析、系统性分析、电站评价。针对于存量的电站,光伏行业发展最早的光伏建设一体化到有补贴电站到工商业到户用系统,整个历程发展过来,大浪淘沙起起落落,2013年在上海展会的时候设备展厅三个半不到四个展厅,到2019年6到7年时间,今年有几个展览逆变器呢?一个半不到,原来两到三个场馆的厂家要么不做要么已经退出中国市场,或者现在已经不做了。五到六年时间里,原来三个半场馆的逆变器厂家他们所生产他们所销售的逆变器在市场上还没有到寿命期,我们怎么办?我们扔了还是让它直接放在那儿。

现在有好多建设比较早的电站在西北、原来的金太阳工程,我们把机器拿掉换台新的放在里面。例如青海格尔木拍的一个电站,占两亩到五亩地的大厂房密密麻麻摆了60兆瓦逆变器,这60兆瓦逆变器对于我这种人是完全可以使用,但是就是因为没有厂家来给他们进行维护,没有厂家进行故障维修,他们没有办法把逆变器全部扔掉了。我们管它叫做“逆变器坟场”,五年前购买的,价值没有办法统计。但是现在在那个地方价值就是一个负数,就是一个浪费。整体的这些这是一个点,在青海,一个是光产业园的一个点,中国有这么多老的光伏电场,是不是都存在设备浪费,都存在设备放着,这是对一种浪费,也是对我们做设备人的一种打击。六七年以前买一个APP断路器一万多块,让国外人赚钱以后我们没有能够正常使用造成的资源白白浪费,在那里风吹雨打。针对于这种情况,我相信每个业主单位,每一家搞电站,存量电站比较多的业主企业多多少少都经历过这种痛苦。这种痛苦基础上怎么样解决,我们有什么办法来做它。所以我们在2015年底2016年初的时候结合国内企业开始了对于老旧逆变器和逆变器的运行维护和技术改造。

针对一个电站里的设备,正常运维过程当中都会讲运维体系、运维过程。我们整体了解的时候发现运维体系非常多,存在两种方面,一种方面是延续原来火力发电的体系搬过来改改名是光伏运维体系。第二种是自己来做一套,找了很多管理的机制,按照生产的规模来做,但是更多偏向于组件厂,第二是更多偏向于安全层面,大型光伏电站里每年都有预防性实验,每年预防性实验从逆变器往上做,逆变器往下没有了。真正的运维体系里是不是要把设备包括进去,如果不把设备包括进去变压器做得再好逆变器没发电要变压器有什么用。整体体系里我们提出了四个概念,第一纲领性的体系文件,包括方针与目标、机构与职责、技术要求。第二是运维作业指导管理,设备检测、设备检修、设备维护、数字化运维。对整体电站设备有一个量的概念有一个范围上的整理。第三方面是管理制度文件,每一个光伏电站都有自己管理制度,我们认为在针对设备里,针对操作人员应该有新的东西,或者有一些体系的东西放进去,人员管理、设备管理,工具管理、安全管理、资料档案管理、备品备件管理。

第一是备品备件管理,在光伏电站逆变器也好,我们正常跑电站过程当中发现一个非常重大的一个问题,有很多电站它的台帐里,电站里叫台帐,或者叫设备的文件,竟然没有设备内部备品备件的台帐,当逆变器或者汇流箱坏掉以后台帐只能到汇流箱,没有办法知道它里面哪一个元器件坏了,这个元器件名称是什么。我们正常做设备运维的时候对备品备件有囊括范围。

第二个是工器具管理,一个光伏电站的运维,我们光伏电站都要配那些设备呢?是不是一个万用表一个摇表就可以把整个光复电站运维起来呢?我们觉得远远不够。一个光伏电站运维需要配那些备件,以及操作方法,是我们提出来工器具管理。

作业制度与分析报告,是针对前面概念来做的标准型文件。我们工作电站设备运维一些纲领性文件的描述。

第三是设备运维服务体系,首先售后服务人员和整体电站的设备团队人员是整体公司里的人员。现场应对方案,现场守候维修处理。电站预警、预警确认、预警处理,预警解除,分析报告。如果有任何一个流程缺失我们都没有办法对它进行总结经验和教训。

技改业务,针对进口逆变器、退市逆变器、超保逆变器提出我们自己的办法。将市面上找不到运行维护厂家的设备,我们可以对它通过我们自己的办法,制定一系列流程,由我们进行逆变器的管理维修和维护。管理维修维护最重要几个部分是怎么样把问题解决掉。首先大体做了几个,西北五省都要求技术升级,有逆变器厂家存在的设备有技术升级人员,刚才提到那四种逆变器谁来对它进行技术升级呢?五年前十年前没有进行要求,但是到明年后年国家电网为了保证电网运行肯定有更新的要求提出来。原来逆变器因为设计过程当中一些思路、局限性决定,没有把逆变器设计全面,现在运行存在的问题怎么解决,整体是我们认为存在痛点问题。包括整体设备我们在现场看到的,原来老旧的设备存在一些问题,包括逆变器温度过高,夏天因为温度停机的问题。还有运行过程当中有各种各样干扰,逆变器没有办法正常运行的问题。还有设备不均流造成设备损伤的问题,还有在过程当中有一些驱动信号没有办法正常的连接,因为当年的局限性这些问题在运行过程当中在逐渐曝露。还有一些设备防护等级不够,在西北天气情况下很脏没有办法运行。还有国外逆变器当年卖给中国几十万卖过来,但是在中国干三五年以后他走了机器放在那儿了,卖也不是扔也不是怎么办,典型在西北,这块在六七年前在中国市场存在水冷机器在宁夏,昼夜温差六七十度,水冷机器,运维人员每天早上搬着炉子过去。这种问题怎么解决。

我们进行了一系列技术改造,水冷不适用,我们改成强制风冷,整体模块进行更换,控制系统不满足条件,我们进行更换,还有一些小众品牌,在光伏行业大发展的时候,在个内市场做了几十兆瓦,但是现场运行的时候出现各种各样问题没有办法正常运行,一个三十兆瓦电站每天只有六兆瓦运行,这种情况怎么办,刚刚并网就把设备都换掉?无论是对于控制系统更新还是模块更新,针对不同设备不同问题做出不同的方案。

有一个比较典型案例,七年前的一款机器,现场故障率非常高,整体发电性因为温度各个方面的问题,500千瓦逆变器最大功率就200到300千瓦。针对这一问题我们怎么样来做的。

首先是从机器故障性问题几个方面,热设计、调度。

针对一款老机器进行分析,第一个是逆变单位模块,我们在很多会看到逆变模块五六年前很多企业会使用电解电流,大家也知道这样的问题和缺陷,它的使用寿命到了以后直接就会影响逆变器安全,如果说不及时更换或者不及时发现这个问题的话最终只有一个结果,逆变器点个火冒个烟。针对这个模块,现在主流技术都是使用金属模电。

第二当年国外逆变器,因为中国逆变器控制技术,包括设计思路还是跟国外有一定差距,国内有很多逆变器厂家为了让自己机器更快投入市场赚钱采用很多国外一些比较智能化的逆变单元模块,这是早期产品,它所具有的控制系统都是独立开发的。随着光伏成本的降低当年的模块现在如果说购买的话都会超过一个逆变器的价格,针对这种问题我们不能让它把我们卡住脖子,尽可能选通用性逆变单元模块,可替换性更好一些。

第二是整体设计思路,因为有一些电容方面的元器件的局限性,在设计过程当中,包括母排设计存在一些问题,五到六年以前还没有叠层母排概念,那时候用母排加绝缘的做法。随着时间过程影响,迎接逆变器使用安全性了。改的过程当中要往好的方向,包括叠层母排的一些东西。

第二热设计。在西北电站十个电站里有六到七个老电站都会出现逆变器的温度过高造成夏季逆变器停机的问题,在之前设计思路并没有考虑热传导、独立风道等问题,技术升级过程当中我们针对于原来在它的基础上,给它加入一些新的元素,加入新的设计方案让它更好的满足现在运行情况。包括整体模块防尘、独立风道、散热过程。

还有一些IGBT为了满足大组件应用对它进行扩容。

最主要是调度方面的问题,上午在讲调度方面的问题,2013、2012老的逆变器并不满足现在的要求。今天上午讲的一次调频,甚至有些逆变器单机信息上传都不满足,更不要谈一次调频,即使能够满足有功无功调节但是速度达不到,这个过程当中业主单位是非常痛苦的,我们能够把这些该加的加上,但是最底层最重要执行的东西干不了,没有办法实现上面告诉他的命令,怎么办。第一条我们把逆变器全部更换掉,带来资源浪费和成本非常大,很多没有办法承担。第二种方法针对老的设备,通过我们的一些技术方案来对它进行升级改造,来满足现在调度的要求。

整体过程当中现在讲问题是四个方面升级、单元、冷却系统、控制系统和方案。

逆变单元模块升级、独立风道,新技术应用。第二个是我们会针对每一款老旧机器在技术改造之前对设备有一个完整的分析,包括整个散热系统的分析,空气的强制风冷强度、风扇强度,在技改完成以后对每个模块都会进行热仿真,找到整体容量定型。这是方案,我们在现场在家里测试每一个元器件里最高温度,整体的最高温度测试完成以后室温19度,功率560千瓦,交流1210A,运行5小时。在控制系统方面,一些新技术应用,包括完全独立自主研发的控制系统硬件和软件的东西,然后再简单强调一下山东奥太是山东大学校办企业,管理人员技术研发人员90%来自山东大学。所以我们做逆变器之初,逆变器主回路到控制软件硬件全部是独立自主开发,并且有绝对专利权,任何方面修改都不用依托别人,自己可以进行操作。

这是一些控制系统,控制算法的东西,包括PR重复,包括针对老的逆变器的滤波方式造成逆变器的谐波扩大、影响电网的要求,我们在技术改造过程当中也会增加一些新的东西。

在这个过程当中其实技术改造或者整体电站升级以后不外乎为了三个方面,第一转化效率提升,第二电网友好型提升,第三效率提升。整个过程当中,我们所要做一些东西,第一是开发频率调整,散热和控制系统、同派线路优化、功率模块优化、大裕量母线电容优化。我们技术改造完成的机器基本上能够达到现在的这种效率转化要求。可能没有办法像刚才讲的主串达到99%,针对原来93%我们增长我们认为也是对电站的一个贡献。

整体机器温升曲线,输出电流120A,能够满足25年寿命要求,包括逆变单元磨损温度传感器的温升,这是我们近三年,2016年到现在做的一些技术改造的案例。

就这些,谢谢大家!

(以上内容根据现场速记整理,未经嘉宾审核)

投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
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