采煤沉陷区国家先进技术光伏领跑者示范基地建设方案

1、山西阳泉市采煤沉陷区国家先进技术光伏领跑者示范基地建设方案 PAGE56山西阳泉市采煤沉陷区国家先进技术光伏发电示范基地建设方案2016 年 8 月领跑者项目选用智能光伏解决方案的建设方案技术先进性一览表项目技术指标优势说明索引技术先进性重点设备技术先进性多晶硅单玻组件转换效率高达16.5%,满足领跑者指标要求；组件采用先进的PERC光伏电池前沿技术，并承诺在本项目全容量应用。技术管理能力先进性投资商具有6项光伏电站项目开发企业标准；投资商承担国家863、973、科技支撑项目、国家或省部级科研项目并通过验收共4项；投资商获得光伏产业发明专利8项。领跑者项目选用智能光伏解决方案的建设方案合理性和

2、创新性说明一览表项目技术指标优势说明索引系统能力先进性系统能力先进性(系统效率高达84.01%)1）本投标方案选用智能光伏解决方案，采用多种先进技术和优化设计方案提升系统能力先进性：多路MPPT技术：本投标方案每个MW子阵多达88路MPPT，相比每个子阵仅2路8路MPPT的集中式方案，能够有效的降低因组串一致性问题（衰减不一致、组件热斑故障）、灰尘遮挡不均匀、阴影遮挡及组串朝向、倾角不一致导致的失配损失，提升系统效率；高效功率变换技术：本次投标方案中的智能组串式逆变器为国内首批通过CQC中国效率测试的逆变器，中国效率高达98.49%，达到A级标准；低运行/待机自耗电技术：本次投标方案中的智能组

3、串式逆变器采用无外置风扇设计，运行自耗电小于20W，夜间待机自耗电小于1W，可有效降低设备自用电损耗；低启动电压技术：本次投标方案中的智能组串式逆变器启动电压仅200V，优于领跑者先进性指标要求；高效MPPT跟踪技术：本次投标方案中的智能组串式逆变器MPPT平均静态跟踪效率高达99.9%，平均动态跟踪效率高达99.37%；高可用度技术(可用度高达99.9%)：本投标方案选择智能光伏电站解决方案，以设备组网简单、无易损件技术、IP65防护技术及零接触运维技术，提高光伏电站的系统可用度；组件采用24块/串的创新设计方案：24块一串组串工作电压700750V，组串输入电压在740V左右时，逆变器效率

4、最高； 24块全天工作电压在700750V之间，22块全天工作电压在650V700V之间，24块一串逆变器效率提升0.30.4%，详细描述详见章节“4.5.2光伏组件串联数优化设计”。各方案要点详见章节：1）优良的电网友好性1）本投标选用智能光伏电站方案，该方案中的智能组串式逆变器和光伏电站系统具备先进的系统能力，具备优良的电网友好性：零电压穿越与频率扰动测试：本次投标方案中的智能组串式逆变器通过青海格尔木电站现场零电压穿越、频率扰动及电能质量三项测试，优于领跑者项目技术要求；电能质量测试：本次投标方案中的智能组串式逆变器为国内首家通过低压并网场景浙江嘉兴光伏电站现场电能质量测试的光伏并网逆变

5、器；高电压穿越测试：本次投标方案中的智能组串式逆变器通过中国电力科学研究院实验室高电压穿越测试。各方案要点详见章节：1）系统设计创新性资源建设条件的充分利用1）本投标方案选用重量仅55kg的智能光伏逆变器，对道路基础建设和设备安装土建基础无要求，充分利用土地资源：智能光伏电站解决方案中的智能组串式逆变器重量仅55kg，两人协作即可完成设备安装，无需大型施工设备，安装简单，且设备分散布置于组件支架横梁上，不占用农业用地和林地，不改变土地性质，相比传统集中式逆变器，每100MW可节约用地30亩，提高土地利用率。各方案要点详见章节：1）4.5.1整体优化方案1）针对沉陷区土地承载力较差，投标方案选用

6、重量仅55kg的轻量化设备，并通过分散布置的优化设计方案，降低对局部土地承载力的要求，防止发生沉陷：智能光伏方案，选用重量仅55kG的智能组串式逆变器，1MW子阵仅1.1吨，分散布置，不会造成进一步沉陷；传统集中式方案，采用集装箱式逆变器或土建机房，单体集装箱机房重量通常大于5吨，对沉陷区土地局部承载力造成极大的考验；2）针对沉陷区煤灰大，地形复杂导致电站占地面积大，投标方案优化选用IP65防护、无熔丝无外置风扇的全密闭智能组串式逆变器设备，实现免维护的优化设计：智能光伏电站方案中的智能组串式逆变器采用全密闭自然散热设计，防护等级高达IP65，彻底隔离外部环境对逆变器内部器件的影响，防止煤灰进

7、入设备内部造成设备损坏，提升逆变器的运行可靠性，实现免维护设计；传统集中式方案中的逆变器以集装箱或土建机房为承载，防护等级最高仅为IP54，无法彻底隔绝煤灰进入机房内部，而机房内的逆变器防护等级仅为IP20，煤灰进入逆变器内部将严重影响设备的电气绝缘，造成设备短路起火，也容易吸附在风机轴承上，伴随风机高速旋转磨损轴承，造成器件在短时间内失效，影响光伏电站的运行可靠性。3）针对沉陷区的煤矸石山和林草植被等场景，本投标方案选择智能光伏电站方案，采用减少直流环节和缩短直流线缆的设计，消除火灾对林草植被等生态的潜在危害本投标方案选择智能光伏电站方案，系统组网简单，组串输出直接接入智能组串式逆变器，无直

8、流汇流箱和直流配电柜，简化直流环节，降低直流线缆短路故障概率，减少直流拉弧引起火灾的风险，提升电站运行安全性；智能光伏电站解决方案每两路组串接入一路MPPT，两路组串的在线缆故障点叠加的短路电流最大不超过20A，仅为传统集中式方案的1/8，而组串故障时的反灌电流不超过10A，不会对故障组串造成损害；4）结合沉陷区适宜开发林光项目的土地综合利用场景，投标方案选择智能光伏电站方案，采用具备可靠RCD保护功能的智能组串式逆变器选型设计，可减少人员频繁进场作业，保障人员安全本投标方案选择智能光伏电站方案，该方案中的智能组串式逆变器采用无直流熔断器和外置散热风机设计等易损部件设计，降低日常巡检和维护频率

9、，减少人员频繁进出损害作物；智能组串式逆变器具备可靠RCD（残余电流检测）保护功能的智能光伏控制器，高精度传感器在检测到漏电流大于30mA时可在150ms内切断电路，可有效限制接触电流，相比集中式逆变器，能更好地保障运维人员安全。5）结合领跑者基地需后评估电站系统效率和组件衰减率等要求，投标方案选择智能光伏电站方案，实现高精度和在线智能评估的优化设计：智能光伏解决方案采用先进的组串智能监测与分析技术，数据检测精度高达0.5%（经过TUV认证），并结合先进的组串智能监测与分析技术，实现对光伏厂区每路组串的电压、电流数据的精确检测，精度高达0.5%并通过TUV认证中心检测，实现对组串故障智能判定和

10、精确定位；采用组件衰减自动评估技术，即组件I-V曲线在线扫描，通过莱茵TUV认证。能够通过智能组串式逆变器和站控管理系统实现在线可靠评估厂区内的所有组件的衰减情况，通过智能的分析与判定识别组件故障；采用先进的电站智能营维分析技术，融合5点4段PR分析法，通过采集组件表面辐照度、逆变器输入、输出功率、箱变输入功率、上网电量等数据计算出发电单元的PR值，并通过子阵内和子阵间的横向、纵向对比，快速查找出子阵薄弱环节，帮助提升电站PR值。各方案要点详见章节：1）4.5.12）4.8.13）4.8.24）5.3.2电站创新建设水平1）底层设备自动化技术：减少人的介入，全自动化运行无易损部件技术：本次投标

11、方案中的智能组串式逆变器采用无外置风机、熔断器等易损件设计，避免因易损部件失效导致故障的发生；IP65防护技术：本次投标方案中的智能组串式逆变器采用全密闭设计，防护等级可达IP65，实现对外部恶劣环境的隔离，提升逆变器的可用度；零接触运维技术：本次投标方案中的智能组串式逆变器采用零接触运维技术，当逆变器发生故障时，可通过快速更换的方式，20分钟即可排除故障，无需现场修复，降低故障影响时间，提升系统效率；组串智能监测技术：通过逆变器可精确采集每路组串电压、电流数据，检测精度高达0.5%，并经过TUV认证中心认证，是直流汇流箱的6倍，实现整个光伏电站组串数据的精确采集，从而通过组串电压、电流数据分

12、析能够实现组件故障智能判定和精确定位；2）通讯数据信息化技术：光伏电站创新的高速通讯技术（传输速率100kbps）PLC电力载波通讯技术：本投标方案采用PLC电力载波通讯代替传统RS485通讯，通讯速率高达115.2kbps，无需布置通讯线，降低施工难度，避免因农田作业时损坏通讯线缆，有效解决因山地电站子阵区维护道路不佳等因素导致维护难度大成本高的问题，提升电站通讯速率和通讯可靠性；4G LTE无线通讯技术：本投标方案采用4G LTE无线通讯技术代替传统光纤环网，无需布置光纤线路，降低施工难度，缩短施工周期，避免因农田作业时损坏通讯线缆，有效解决因山地电站子阵区维护道路不佳等因素导致维护难度大

13、成本高的问题，提升电站通讯可靠性。3）光伏电站智能化技术：系统状态自动诊断、自动调节和修复：组件衰减自动评估技术：本投标方案采用智能光伏电站解决方案，通过智能组串式逆变器和管理系统，一键启动即可完成光伏电站所有组串的扫描和分析，无需专业人员和设备上站。该技术能够有效识别组件常见的衰减、隐裂、热斑、旁路二极管击穿、功率异常、PID效应等故障，实现对光伏组件的智能诊断，成为电站的“医生”；5点4段PR分析技术：通过采集组件表面辐照度、逆变器输入、输出功率、箱变输入功率、上网电量等数据计算出发电单元的PR值，并通过子阵内和子阵间的横向、纵向对比，快速查找出子阵薄弱环节，帮助提升电站PR值；远程/移动

14、运维技术：通过集中管理系统和移动运维平台将电站运维专家集中固化管理，通过智能分析自动生成运维建议和电子工作票，指导远程运维，实现远端电站“无人值班，少人值守”；智能组件清洗分析技术：可以通过将发电量、电价、清洗成本、辐照度、灰尘影响度及未来天气情况进行综合分析，寻找到组件最佳清洗时间点，帮助投资商提升电站投资收益率。4）DC1500V组串式智能光伏解决方案：高压小直流安全技术：（1）本投标方案试点应用1500V组串式智能光伏解决方案，直流电压高电流小，直流节点少，短路概率低，且仅每两路组串接入一路MPPT，即使出现短路故障，在短路点叠加的电流值最大不超过20A，极大的降低了起火风险，提升光伏电

15、站的安全性；（2）智能组串式逆变器每两路组串接入一路MPPT，当一路组串出现故障时，另一路组串的最大反灌电流仅为10A，远小于组串的安全反灌电流值15A，相比集中式方案具有更高的可靠性；更低损耗和更高系统效率：（1）本投标方案试点应用1500V组串式智能光伏解决方案，逆变器就近布置，每组串直流线缆增加不多，电压提升1.5倍后，STC工况下直流线缆损耗降为原来的44.4%，系统效率提升明显；（2）标准2.5MW光伏子阵MPPT跟踪点多大168路，有效提升山地等复杂场景适应性和系统效率。5）组件采用24块/串的创新设计方案：24块一串组串工作电压700750V，组串输入电压在740V左右时，逆变器

16、效率最高； 24块全天工作电压在700750V之间，22块全天工作电压在650V700V之间，24块一串逆变器效率提升0.30.4%。各方案要点详见章节：1）2）5.3.13）5.3.24）4.9.15）4.5.2技术经济合理性结合沉陷区土地承载条件的合理性设计1）结合沉陷区土地承载条件，尽可能减少重型设备进场，减少重型基础设施建设。本投标方案选择智能光伏电站方案，该方案中的智能组串式逆变器重量仅为55kg，两人协作即可完成设备安装，无需大型施工设备，安装简单，且设备分散布置于组串支架上，对土地既不承载力要求低，不会造成进一步沉陷，同时降低运输和安装费用；传统集中式方案，采用集装箱式逆变器或土

17、建机房，单体集装箱机房重量通常大于5吨，必须使用大型施工设备进场，辅助安装；土建机房单体重量超过20吨，对沉陷区土地局部承载力造成极大的考验；2) 沉陷区在电站25年生命周期内，土地沉降不均，减少挖沟埋线：本投标方案选择智能光伏电站方案，采用PLC电力载波和4G LTE无线通讯组网方案，代替传统RS485通讯线缆和光缆，实现大于100kbps的通讯速率，同时避免因土地沉降不均拉断通讯线缆，造成监控中断，提升电站通讯可靠性。各方案要点详见章节：1）4.5.12）5.3.1结合土地综合利用及生态修复要求的合理性设计1）结合基地内土地综合利用及生态修复要求，尽量减少土建基础和逆变器房的建设本投标方案

18、选择智能光伏电站方案，该方案中的智能组串式逆变器可直接安装在组件支架横梁上，无需土建基础，每100MW可节省用地30亩，提升土地利用率，同时降低土建费用；传统集中式方案需修建土建房或集装箱基础，严重影响的土地的利用率，改变土地使用性质，破坏耕地和宜林地土壤，环境友好性差；各方案要点详见章节：1）4.5.1结合土地综合利用及综合效益的合理性设计1）结合土地综合利用及综合效益的合理性设计，合理设计光伏子阵，尤其是支架高度、倾角和行间距，保证系统效率高的同时也能最大程度集约化用地：结合阳泉当地纬度情况、土地利用率情况、发电量情况，组件固定支架倾角推荐37（最佳倾角设计），行间距为10m（在保证土地利

19、用率的前提下降低前后排遮挡），东西坡小于10可按照阶梯布置，大于10的区域采用随坡就势的方式进行布置；南坡应最大限度的利用，对于小于10的北坡应采用加大间距设计，缩短遮挡时间；各方案要点详见章节：1）4.5投资商申报电价合理性智能光伏电站方案上网电价低较集中式方案0.030.0元/kWh智能光伏电站方案同等投资，发电量收益更高和维护成本更低：1）初始投资相当：不考虑组件和逆变器设备时，以全部直流相关设备、箱式升压变和子阵区通讯等设备采购及安装的初始投资来看，以组串式逆变器为核心的智能光伏方案，初始投资较传统光伏方案节省0.224元/W。若考虑组件和逆变器价格，智能光伏方案和传统集中式方案在初始

20、投资上成本基本持平：智能光伏解决方案在除组件和逆变器外的设备方面节省约0.151元/W；智能光伏解决方案在线缆方面节省约0.039元/W智能光伏解决方案在设备安装方面节省约0.034元/W2）发电量更高：智能光伏电站解决方案系统效率更高，发电量较传统集中式方案高3%以上。部分现场电站发电量比拼数据请参考“智能光伏电站解决方案的上网价格合理性详细说明”3）后期运维成本低：后期运维智能光伏解决方案在熔丝、风扇等方面节省大量成本，运维人工成本智能光伏电站解决方案比传统集中式方案节省20%50%：熔丝运维成本25年节省约30300万/100MW风扇运维成本25年节省约175260万/100MW详见章节

21、：4.4.4本设计方案计划采用以组串式逆变器为核心的智能光伏解决方案。由于山地项目土建和铺设电缆成本高和施工困难，以及领跑者对先进技术的要求，建议子阵内采用PLC通信，子阵与中控室采用无线4G LTE实现通信本期领跑者基地项目建设目标“结合采煤沉陷区废弃土地建设光伏基地，通过以拟建光伏电站为载体，与土壤修复、经济农业相结合采取农光互补等方式，以空间立体发展充分提高土地利用率，帮助解决优化土地利用结构和布局、土壤治理、建立良好的土地生态环境等难题。在采煤沉陷区内采取多元化立体发展模式，还可帮助阳泉市采煤沉陷区太阳能发电规划搬迁农民增收，从根本上解决了沉陷区所面临的突出问题具有重要意义”。根据规划

22、报告和现场踏勘来看，阳泉领跑者项目地形主要有3类，采煤回填区的废弃地、有林和灌木宜林区和煤矸石山，各地块类型如下表所示：结合现场踏勘情况和场址性质，给出相关场址的规划方案，场址规划方案一览表：规划电站序号电站名称1冶西110kV汇集电站2石门口110kV汇集电站3义井110kV汇集电站4河底110kV汇集电站5牛村110kV汇集电站6北下庄110kV汇集电站7孙家庄110kV汇集电站8仙人110kV汇集电站结合现场踏勘情况和场址性质，给出相关场址的规划方案。上两张图为典型的采煤回填区地形场景描述：阳泉领跑者项目最多的就是露天煤矿的采煤回填区，地势较平缓，但回填区地基不实，土质松软，容易沉降。方

23、案建议：不适宜建设集中式逆变器兆瓦房和集中式逆变器大型集装箱设备地基；类似地质沉降偏大区域，建议采用智能光伏解决方案的组串式逆变器等小型化设备；采用PLC载波通讯和4G LTE无线通信方案，完全避免地面沉降不均带来的线缆损坏。上图为典型的有林和灌木宜林山丘地带描述：阳泉地处山西河北交界，属于多山地区，沉陷区光伏基地内的低密度的宜林区，地形复杂，有平缓山坡，部分山体甚至有东西向坡面，道路运输不便方案建议：适合规划林光互补综合开发利用方案，采用智能光伏解决方案，可大幅减少直流节点和直流线缆长度，避免直流拉弧等引发林地和草地火灾；采用智能组串式逆变器，减少重型设备进场，减少重型基础设施建设，同时减少

24、水泥基础和土建房等土建基础，环境友好，提升土地利用率；若采用集中式逆变器，逆变器房有断裂风险；不适宜建设集中式逆变器兆瓦房和集中式逆变器大型集装箱设备地基。上图为典型的煤矸石山地形描述：煤矸石山是煤矿集中堆置废料的场所，主要分布在阳泉南部的采煤区，煤矸石山地势不平，煤灰和粉尘多方案建议：依地势建设山地电站，煤灰等粉尘大、粉尘等导致组串污损程度差异大、煤灰易因直流线缆长节点多而导致直流拉弧引起着火，而集中式逆变器方案因有外置通风设备、仅有12路MPPT跟踪、直流线缆长和直流汇流箱及熔丝等设备引起直流节点多，不适用此类区域。而智能光伏解决方案的组串式逆变器，防护等级高达IP65，每MW多达88路M

25、PPT跟踪，无熔丝和直流汇流箱设计，可显著提高系统发电效率和设备运行可靠性。（一）智能光伏电站解决方案系统能力先进性说明智能光伏电站系统效率高达84.01%1.1系统效率详细说明详见章节.智能光伏方案的每MW高达88路MPPT跟踪点，设备小型化自耗电更低，组串级0.5%高精度采集和组件在线I-V曲线扫智能诊断技术，实现故障早期预警、故障快速定位与修复，系统效率计算表分类损耗项损耗值效率光伏阵列光学匹配损失、光谱匹配损失2.00%98.00%MPPT跟踪损耗率0.63%99.37%灰尘遮挡损耗率3.00%97.00%温度影响损耗率1.00%99.00%阴影遮挡1.00%99.00%组串串并联匹配

26、损耗率3.00%97.00%低压系统直流线缆损耗率1.00%99.00%低压交流损耗1.00%99.00%逆变器及辅助设备故障损失0.10%99.90%逆变器损耗率1.51%98.49%系统自耗电0.01%99.99%组串式及直流配电故障损失0.10%99.90%子阵升压箱变损耗率1.29%98.71%交流损耗率0.61%99.39%配电开关及升压主变损耗0.50%99.50%送出送出线路损失率0.52%99.48%系统效率84.01%系统效率计算过程详见节。1.2智能光伏电站实际电站运行数据案例下表为内蒙地区的两个普通电站项目，采用智能光伏解决方案，收集了2016年4月、5月和6月共三个月数

27、据，根据并网点关口计量表上网电度量和环境监测仪倾斜面总辐照量数据，计算三个月的平均PR值为82.7%和82.1%，接近83%。a)系统效率PR的推论分析使用PVsyst软件对该地区进行仿真，PR值按月分布如下图所示。从图中可以看出，4月9月的系统PR值相比10月3月低，主要由于夏季温度较高，组件功率温升损失大，另外组件衰减和灰尘遮挡也有可能导致系统效率偏低。b)智能光伏电站解决方案提升系统PR新方法针对2016年领跑者项目，智能光伏电站解决方案可提升并有效保证系统效率PR值。提升效率的方案对效率提升的效果分析与说明高效组件技术的使用领跑者基地作为“先进光伏技术实践地、光伏电价引领示范地”，相比

28、普通电站项目，在设备选型上有更高要求，尤其在组件方面提升非常明显，不仅仅是组件效率，而且是组件光致衰减和年衰减要求均更加严格，可保证首年系统效率相比普通项目提升0.30.5%。智能组件清洗建议与更优化的电站运维管理在PR影响因素中，灰尘遮挡根据项目地的环境清洁程度不同，有25%的影响。新系统引入智能组件清洗建议方案（详情请参考“5.3.2智能光伏电站监控和生产管理系统”中智能组件清洗建议功能），配合电站日常运维管理优化提升，在保证清洗经济性的前提下，可帮助提升电站系统效率。组件衰减自动评估技术（即I-V曲线在线扫描技术）详情请参考“智能光伏电站解决方案的方案合理性详细说明”“6.3采用组件衰减

29、自动评估技术，即组件I-V曲线在线扫描”。引入该技术后，实现组件在线扫描和智能诊断，可在更早期预测并定位问题组串，指导潜在故障组件及时更换，减少发电量损失，提升系统效率，预计首年提升系统效率至少0.3%以上。组件采用24块/串的创新设计方案24块一串组串工作电压700750V，组串输入电压在740V左右时，逆变器效率最高； 24块全天工作电压在700750V之间，22块全天工作电压在650V700V之间，24块一串逆变器效率提升0.30.4%，详细描述详见章节“4.5.2光伏组件串联数优化设计”。优良的电网友好性详细说明详见章节本投标选用智能光伏电站方案，该方案中的智能组串式逆变器和光伏电站系

30、统具备先进的系统能力，具备优良的电网友好性：零电压穿越与频率扰动测试：本次投标方案中的智能组串式逆变器通过青海格尔木电站现场零电压穿越、频率扰动及电能质量三项测试，优于领跑者项目技术要求；电能质量测试：本次投标方案中的智能组串式逆变器为国内首家通过低压并网场景浙江嘉兴光伏电站现场电能质量测试的光伏并网逆变器；高电压穿越测试：本次投标方案中的智能组串式逆变器通过中国电力科学研究院实验室高电压穿越测试。（二）智能光伏电站解决方案系统设计创新性说明资源建设条件的充分利用详细说明详见章节4.5.1本投标方案选用重量仅55kg的智能光伏逆变器，对道路基础建设和设备安装土建基础无要求，充分利用土地资源：智

31、能光伏电站解决方案中的智能组串式逆变器重量仅55kg，两人协作即可完成设备安装，无需大型施工设备，安装简单，且设备分散布置于组件支架横梁上，不占用农业用地和林地，不改变土地性质，相比传统集中式逆变器，每100MW可节约用地30亩，提高土地利用率。整体优化方案2.1 针对沉陷区土地承载力较差，投标方案选用重量仅55kg的轻量化设备，并通过分散布置的优化设计方案，降低对局部土地承载力的要求，防止发生沉陷。详细说明详见章节本投标方案选用智能光伏方案，选用重量仅55kG的智能组串式逆变器，1MW子阵仅1.1吨，分散布置，不会造成进一步沉陷；传统集中式方案，采用集装箱式逆变器或土建机房，单体集装箱机房重

32、量通常大于5吨，对沉陷区土地局部承载力造成极大的考验。2.2 针对沉陷区煤灰大，地形复杂导致电站占地面积大，投标方案优化选用IP65防护、无熔丝无外置风扇的全密闭智能组串式逆变器设备，实现免维护的优化设计。详细说明详见章节4.7本投标方案选用智能光伏方案，该方案中的智能组串式逆变器采用全密闭自然散热设计，防护等级高达IP65，彻底隔离外部环境对逆变器内部器件的影响，防止煤灰进入设备内部造成设备损坏，提升逆变器的运行可靠性，实现免维护设计；传统集中式方案中的逆变器以集装箱或土建机房为承载，防护等级最高仅为IP54，无法彻底隔绝煤灰进入机房内部，而机房内的逆变器防护等级仅为IP20，煤灰进入逆变器

33、内部将严重影响设备的电气绝缘，造成设备短路起火，也容易吸附在风机轴承上，伴随风机高速旋转磨损轴承，造成器件在短时间内失效，影响光伏电站的运行可靠性；针对五矿煤矸石山煤灰多的地块，智能组串式逆变器无外置风扇和IP65防护，满足恶劣环境对设备的安全和可靠性要求。而传统集中式逆变器，煤灰等粉尘容易进入逆变器内部，造成电气间隙和爬电距离的降低，在特定情况下极易造成设备短路起火，对于耐受性较差的PCBA来说，带有腐蚀性的灰尘容易腐蚀线路板，影响控制系统可靠性；对于其他设有外置风扇的组串式逆变器，其轴承在润滑油脂的作用下极易吸附沙尘，沙尘会导致风机轴承磨损风机失效，逆变器降额运行甚至停机。智能组串式逆变器

34、采用全密闭设计，防护等级可达IP65，完全实现内外部的环境隔离，降低温度、风沙、盐雾等外部恶劣环境对逆变器内部器件寿命的影响，提升整机可靠性，确保逆变器能够在多种恶劣工况下长寿命稳定运行。（1）防护设计智能组串式逆变器上盖采用锌铝涂层不锈钢防盗螺钉紧固，上盖与机箱之间采用高弹性EPDM胶条密封，并经过反复拆卸测试，仍能保持良好的弹性，密封胶条与机箱紧密接触，确保整机密封可靠，有效防止灰尘和水的进入。高弹性EPDM胶条（2）防尘验证和现场案例为了验证逆变器具备可靠的防尘功能，我们选取的智能组串式逆变器在某认证检测中心防尘试验箱进行了长达2小时的腐蚀沙尘试验。将智能组串式逆变器放置于防尘试验箱内，

35、使用直径50m的滑石粉模拟灰尘，滑石粉用量为2kg/m3试验箱容积，抽气量为80倍的试验样品外壳容积，抽气速度为每小时40倍试验样品外壳容积。在试验完成后将智能组串式逆变器开箱检查，验证内部无灰尘堆积，设备上电后仍然能够满功率可靠运行，证明该款逆变器具备极强的防尘能力。智能组串式逆变器防护等级试验结果在2015年3月31日青海格尔木电站现场遭受到本年度最大的一次沙尘暴，持续时间长达半小时，整个电站瞬间处于遮天蔽日的沙尘中。采用传统集中式方案因逆变器室防护等级低，导致沙尘充满了室内，时刻威胁逆变器的运行安全。2015年青海格尔木遭受的最大沙尘暴时电站现场及逆变器室情况我们选取的智能组串式逆变器采

36、用全密闭自然散热设计，无外置风扇，具备真正的IP65防护等级，相比普通有风扇的逆变器防护仅为IP55，智能组串式逆变器更能够适应各种恶劣环境，确保逆变器长寿命可靠运行。而我们选取的智能组串式逆变器采用全密闭自然散热设计，无外置风扇，具备真正的IP65防护等级，相比普通有风扇的逆变器防护仅为IP55，智能组串式逆变器更能够适应各种恶劣环境，确保逆变器长寿命可靠运行。而传统集中式逆变器房，由于光伏电站白天发电，清扫拆卸只能晚上进行。夏天逆变器房（箱）内温度高、蚊虫多，冬天低温严寒，工作人员手脚活动都受到影响；设备的局部地方还需要用专业工具，如空气泵吹净灰尘。因此，清扫工作耗费了大量时间、人力和成本

37、。以西北风沙地区100MW电站为例，10人1天只能清扫10台机器。100MW共有200台机器，根据西北电站实际情况，每个月至少清扫一次，100MW电站清扫一遍，正好需要20个工作日（1个月）。按此清扫频率，1人1天工资200元，10人1天需要2000元；按照1个月20工作日计算，1年人力费用就至少达到20002012=48万；在电站的生命周期25年内，共需要2548=1200万元。一个100MW电站生命周期内的人力清扫费用就达到0.12元/W，这个成本相当惊人。如果进一步考虑25年内人力成本的上升和通胀因素，实际所付出的费用还要远高于这个数值。 另外，防尘网每隔12个月需要进行更换，还有专业的

38、清洗工具采购和折旧、车辆及燃油投入，均给电站运维带来了实际的成本和困难。集中式方案和智能光伏解决方案应对沙尘和盐雾的性能对比如下表格：传统集中式方案智能光伏解决方案防护等级IP54IP65灰尘进入蓄积方式空气中的沙尘、微粒或盐雾等伴随逆变器和逆变器房（箱）中的空气和热量流动进入逆变器内部和逆变器房（箱）；设备内部电子元器件的静电吸附作用；不依靠腔体内外空气对流散热，空气中的沙尘、微粒或盐雾难以进入、蓄积比较项目潜在危害存在与否&严重程度清扫运维成本/元清扫运维成本/元存在与否&严重程度漏电失效是，严重100 MW，25年，1200万在高盐雾地区，受盐雾影响大0，无需除尘，有效应对盐雾腐蚀否2.

39、3针对沉陷区的煤矸石山和林草植被等场景，本投标方案选择智能光伏电站方案，采用减少直流环节和缩短直流线缆的设计，消除火灾对林草植被等生态的潜在危害详细说明详见章节4.8.1本投标方案选择智能光伏电站方案，系统组网简单，组串输出直接接入智能组串式逆变器，无直流汇流箱和直流配电柜，简化直流环节，降低直流线缆短路故障概率，减少直流拉弧引起火灾的风险，提升电站运行安全性；智能光伏电站解决方案每两路组串接入一路MPPT，两路组串的在线缆故障点叠加的短路电流最大不超过20A，仅为传统集中式方案的1/8，而组串故障时的反灌电流不超过10A，不会对故障组串造成损害；智能光伏解决方案采用组串就近接入智能组串式逆变

40、器，无直流汇流箱和直流配电柜，简化直流环节，降低直流拉弧和火灾风险。在开关元件中，在发生故障时能够正确灭弧是衡量开关元器件最重要的一项技术指标。由于交流系统存在过零点，开关元件在断开故障电流时，能够利用过电压过零点进行灭弧，而且由于电弧的产生电压要比维持电压高得多，所以，交流电弧在过零点处熄灭后很难再产生。而直流没有过零点，电压一直存在，电弧持续燃烧，必须拉开足够的弧长距离才能够可靠熄灭。接线不良、电缆绝缘破损等也会引起拉弧，具有较高热能的电弧的出现使得电站存在一个火灾的隐患，也是光伏电站发生火灾的最主要因素。直流拉弧不能自动灭弧，而直流节点是产生直流拉弧的主要位置，集中式在熔丝和汇流箱设置的

41、直流节点均存在极大的火灾隐患。据统计，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，是汇流箱着火的主要原因。山西阳泉领跑者项目位于阳泉北部和阳泉南部两地，阳泉北部分为辛庄、上曹、东西垴、赵家垴、教场、五架山均属于采煤回填区地块，地表常见散落的煤矸石和低矮灌木，而南、被社地区属于宜林地，表面有植被覆盖。阳泉南部分为一矿煤矸石山、五矿煤矸石山，山体因长期采煤形成，煤矸石属于可燃物；谷头、东白岸属于采煤回

42、填区地表被枯草覆盖；里梨林头为采煤回填区和宜林地，表面覆盖有植被。针对规划建设林光互补综合利用方案的五架山等宜林地块，智能光伏解决方案，相比传统集中式方案，减少了直流设备和逆变房等配套设施，增加了交流汇流箱，缩短了高压直流的传输距离，采用了无熔断器设计，自然散热的简洁方案，而集中式光伏电站解决方案主要包括组件、直流汇流箱、直流配电柜、逆变器及其配套的逆变器房或集装箱体、箱式升压变等：因此，智能光伏解决方案，可大幅减少直流节点和缩短线缆长度，避免直流拉弧等故障，避免引发林地和草地火灾。2.4结合沉陷区适宜开发林光项目的土地综合利用场景，投标方案选择智能光伏电站方案，采用具备可靠RCD保护功能的智

43、能组串式逆变器选型设计，可减少人员频繁进场作业，保障人员安全详细说明详见章节4.8.2本投标方案选择智能光伏电站方案，该方案中的智能组串式逆变器采用无直流熔断器和外置散热风机设计等易损部件设计，降低日常巡检和维护频率，减少人员频繁进出损害作物；智能组串式逆变器具备可靠RCD（残余电流检测）保护功能的智能光伏控制器，高精度传感器在检测到漏电流大于30mA时可在150ms内切断电路，可有效限制接触电流，相比集中式逆变器，能更好地保障运维人员安全。2.4.1智能光伏解决方案，采用无直流易损件的设计方案，无直流汇流箱和熔丝，智能组串式逆变器无外置风扇，大幅减少因易损件日常维护和定期巡检的进场工作，相比

44、传统集中式方案，减少人员频繁进出损害作物。针对规划建设林光互补综合利用方案的五架山等宜林地块，无直流熔丝、外置风扇和直流汇流箱等易损件的选用，减少因巡检和维护易损件的入场工作，避免损害农作物，同时降低系统故障概率和自耗电，提高系统发电量和效率。智能光伏解决方案相比集中式方案的设备选型对比：直流汇流箱直流配电柜熔丝等易损件逆变器交流汇流箱逆变房等配套设施集中式有有有有无有智能光伏解决方案无无无有有无一个30MW的电站拥有400多个汇流箱，全部巡检一次将花费大量时间，并损失数千kWh的发电量。再合并计算人工、车辆等成本投入，巡检所消耗的运维费用将十分可观。此种情况在山地电站表现会更加明显。需要特别

45、注意的是，这样的巡检方式并不可靠，易产生人为疏忽，比如检查完成后忘记合闸，影响更多发电量。目前不少电站的运维人员只有几个人，面对几十MW甚至上百MW的庞大电站，将难以全面检查到每个光伏子阵，更难以细致到每个组串，所以一些电站的汇流箱巡检约半年一次。这样的巡检频次，难以发现电站运行过程中存在的细小问题，虽然细微，但长期累积引起的发电量损失和危害却不可轻视。目前国内光伏电站有关直流汇流箱运维的数据如下：1）直流汇流箱内的熔丝：每串20块250Wp组件串联计算，1MW的光伏子阵使用直流熔丝数量达到400个，10MW用量则达到4000个。而熔丝极易损耗，维护工作量大，部分电站每月有总熔丝1%左右的维护

46、量；且因工作量大，检修时容易出现工作疏漏，影响后续发电量。2）直流汇流箱数据准确性与通讯可靠性：直流电流检测精度低，误差大于5%，弱光时难以分辨组件失效与否，不利于进行组件管理；直流汇流箱通讯故障率高、效果不佳，容易断链，导致数据无法上传，通讯失效后，组串监控和管理便处于完全失控状态，除非再次巡检发现并处理。有数据显示，国内光伏电站系统中60%的故障是直流侧故障，而熔丝故障是多发故障之一，针对熔丝故障，我们调研实际电站后的统计数据如下：传统光伏电站各类熔丝故障某传统光伏电站熔丝故障率统计工作时间熔丝失效率1MW熔丝失效数量/个累计熔丝失效数量/个熔丝平均更换时间/天发电量损失/kWh 累计发电

47、量损失/kWh 第一年1% 4 4 3 300 300 第二年3% 12 16 3 900 1200 第三年6% 24 40 3 1800 3000 第四年10% 40 80 3 3000 6000 第五年15% 60140 3 4500 10500 传统集中式光伏方案采用大量直流熔丝、外置风扇和直流汇流箱等易损件，对采煤沉陷区复杂地形的光伏子阵进场维护和巡检带来极大的挑战，也容易对综合开发利用地块的林草植被造成损害。2.4.2采用具备可靠RCD（残余电流检测）保护功能的智能组串式逆变器，高精度传感器在检测到漏电流大于30mA时可在150ms内切断电路，可有效限制接触电流，相比集中式逆变器，能

48、更好地保障运维人员安全。智能组串式逆变器具备可靠的RCD（残余电流检测）保护功能，高精度传感器在检测到漏电流大于30mA时可在150ms内切断电路，实现了主动安全，可有效限制接触电流，更好地保障运维人员安全。2.5结合领跑者基地需后评估电站系统效率和组件衰减率等要求，投标方案选择智能光伏电站方案，实现高精度和在线智能评估的优化设计：2.5.1智能光伏解决方案采用先进的组串智能监测与分析技术，数据检测精度高达0.5%（经过TUV认证），并结合先进的组串智能监测与分析技术，实现对光伏厂区每路组串的电压、电流数据的精确检测，精度高达0.5%并通过TUV认证中心检测，实现对组串故障智能判定和精确定位。

49、智能光伏电站解决方案中的智能组串式逆变器对每个组串进行高精度检测，通过对数据的智能分析及判定后发出告警信息并为客户提供运维建议，让客户有针对性的上站维护，并基于逻辑和实际物理位置的定位，帮助客户快速查找故障点位置，快速回复故障。组串智能监测提供修复建议故障快速定位A）智能组串监测功能智能组串式逆变器具备高精度智能组串智能监测功能，监测精度高达0.5%，能够实时监测8路组串的电压、电流数据，通过智能故障判定算法准确定位故障组串，及时发现故障隐患，让故障预判和高效运维成为现实，实现电站的智能化和精细化管理。标配8路高精度智能组串监测功能B）组串功率异常告警智能组串式逆变器能够实时监测每路组串的电压

50、、电流、功率，在外部环境条件（温度、辐照）相同的情况下，相同逆变器的每一个输入组串的功率输出变化趋势是一致的，组串的初始功率比例一定。当组串出现异常时，逆变器可以通过组串间的纵向对比，快速识别功率异常组串（如组串受到遮挡，老化，突然断连等），并向后台监控系统发出告警信息，提示运维人员及时上站维护。为防止轻载误告警，告警启动阈值设置为500W。C）组串电流反向告警智能组串式逆变器能够实时监测每路组串电流的方向，当检测到某路组串电流方向-1.5A时，可通过监控后台及时上报故障信息，提示运维人员上站排查故障原因。2.5.2采用组件衰减自动评估技术，即组件I-V曲线在线扫描，通过莱茵TUV认证，能够通

51、过智能组串式逆变器和站控管理系统实现在线可靠评估厂区内的所有组件的衰减情况，通过智能的分析与判定识别组件故障业界对光伏电站的组件问题，一般采用抽检，有的是请第三方机构人工检测，有的是电站业主自己成立专门的工作队进行检测，一般采用的方法如下：1）测试电池组串的电压电流工作点，通过测试点之间的斜率变化来识别组串是否有故障，找到疑似有问题的组串；缺点：手工拆下电池板接到专用的IV测试仪上，无法执行100%覆盖，人力耗费大，对分析人员技能要求高2）测试电站内多个电池组串的工作参数，通过相互之间的比较来识别低效劣化组串，找到疑似有问题的组串，再人工逐块组件定位问题；缺点：人工操作，无法100%覆盖，人工

52、分析，对人员技能高，成本高3）通过仪器直接测量单个电池组件的输出IV曲线，通过人工经验判断组件是否故障；缺点：人工操作，无法100%覆盖，人工分析，对人员技能高，成本高智能光伏解决方案，通过管理系统中部署算法，实现同步在线分析，实现每一路组串的智能在线检测和诊断，从而高效识别组件问题，及时消除故障，提升设备运行工况和系统效率，通过在线扫描与诊断可替代传统定期进场巡检和例行测试工作，具备高度智能的组件衰减评估。组串I-V曲线扫描的价值：A）价值一：组件损坏或遮挡及时发现减少发电量损失组件内部由3个子串组成，每个子串20或24个电池片串联，每个子串出线端反并一个旁路二极管，当子串内的任意电池片出现

53、故障时，其他子串的电流可以通过旁路二极管走，减小电池片串联时某个电池片故障失效对组件和整个组串的影响，即通过反并二极管提供旁路回路，减少组件故障时对发电量的影响。光伏电站中常见的组件异常有热斑、隐裂、组件异常遮挡、二极管损坏、接线盒烧毁等：1）组件热斑、隐裂、遮挡等超过1个CELL的面积，就可能导致CELL所在的二极管导通，子串旁路，造成组件电压降低；2）组件二极管击穿（击穿1个，2个或3个）会导致二极管所在的子串旁路，造成组件电压降低；3）接线盒脱落或烧毁相当于组串开路。以上异常状况总结来看，可表现为组件二极管的导通故障，包括1个，2个，3个二极管故障三种情况，其中MW单元发电量损失如下表：

54、以组件3个子串故障为例，导致该组件3个二极管导通，组串电压变为正常组串电压的0.95倍，对于组串式逆变器2串并联的情况，同一MPPT的另外一串正常组串MPPT电压被拉低，异常组串MPPT电压被抬高，该路MPPT发电量损失5%。通过青海某100MW电站2个1MW子阵的抽检，7632块组件中故障组件59个，平均故障率0.1%左右。则以255W组件为例，1MW子阵共3921块，按照0.1%的故障率，故障组件数目约4块。考虑最恶劣的3个子串故障的情况，MW单元发电量损失为5%4/100=0.2%。以10MW电站，年发电量1.5kwh/W/年，电价0.9元/kwh计算，全年发电量损失为1.510M0.2

55、%0.9=2.7万。B）价值二：智能诊断减少巡检工作量沉陷区复杂地形和宜林山地电站，道路等公共基础设施条件较差，而常规巡检工作需要大量人工进场工作，甚至需要较大型检测设备进场，会导致林草植被遭到破坏，运维人员工作强度加大，而智能诊断可以大大减少巡检工作量。按照每年全面组串巡检1次，每串用时10min，人工费用40元/h计算，10MW电站每年组件检测费用10M/260/22*10/60*40=1.2万。C）价值三：组件PID衰减及时发现处理组件PID衰减如不能及时发现并处理，衰减率可能达到3050%； 按照30%衰减率，实施恢复措施后20%的功率不能恢复，组件价格4元/W计算，10MW电站损失为

56、10M30%20%4=240万。D）价值四：组件衰减评估专业检测机构进行组件功率测试价格5002000元/块，按照1000元/块，0.1%的抽样检测比例计算，10MW电站完成1次检测需要费用10000000W/260W0.1%1000=3.8万。综上，以一个10MW的地面电站核算，一年能减少发电量损失及维护费用3.9万，组件衰减评估节省费用3.8万/次；如组件发生严重PID衰减，不能及时发现造成损失可高达240万。E）价值五：组串异常判断在光伏电站分别模拟以上常见的组串异常：1个、2个、3个二极管导通，以及组串开路状况，分析其组串I-V的变化，通过算法识别故障类型，输出报告。F）价值六：组件衰

57、减率趋势评估结合测试时瞬时的辐照度和组件温度，依据IEC 60891-2009标准，对IV扫描测试结果进行STC修正后进行统计分析，结合组件厂家提供的参数进行衰减趋势评估。2.5.3采用先进的电站智能营维分析技术，融合5点4段PR分析法，通过采集组件表面辐照度、逆变器输入、输出功率、箱变输入功率、上网电量等数据计算出发电单元的PR值，并通过子阵内和子阵间的横向、纵向对比，快速查找出子阵薄弱环节，帮助提升电站PR值。基于云平台架构的智能光伏营维系统，在光伏电站内包括生产管理系统和站级监控系统，凭借大数据分析和处理技术，通过5点4段PR评估，分析子阵内各段损耗，找出损耗较大分段，指导系统优化。同时

58、通过部件、子阵、电站间的对比，找出落后子阵、组件、逆变器及线缆，为客户优化落后点和推进新技术试点应用完善提升提供详实的决策支撑数据。尤其在辅助设备选型功能中，通过大数据对比分析在领跑者示范基地项目中不同设备的表现，持续推动光伏示范基地的新技术和方案的试点、在线评估和大范围应用，为后续项目建设提供重要决策依据。1）主动提升发电量智能光伏解决方案的全球智能营维云中心通过5点4段PR评估，分析方阵内各段损耗，找出损耗较大的分段，指导系统优化。同时，也可通过部件、方阵、电站间的对比，找出落后方阵、组件、逆变器及线缆，为客户优化落后点提供数据支撑。2）提升运维效率全球智能营维云中心通过阵列中的智能组串式

59、逆变器对每个组串进行高精度检测，通过高速无线通讯网络，将故障告警信息上传到集中营维云中心，并为客户提供运维建议，让客户有针对性的上站维护，并基于逻辑和实际物理位置的定位，帮助客户快速查找故障点位置，快速回复故障。3）远程/移动运维技术阳泉领跑者项目多为山地、沉陷区地块，现场地势复杂，传统的人工巡检和被动运维方式不利于提高光伏电站的系统效率。智能光伏电站的具备远程运维技术，可将专家集中化部署在集团总部，对光伏电站的集中监控和实时分析，实现远端电站“无人值班，少人值守”。通过大数据分析系统，为电站故障提供自动分析和修复建议，配合两票电子化，指导远端值守人员快速排除故障。当遇到难以处理的故障时，远端

60、值守人员可使用智能手持终端，通过站内高速4G LTE无线通讯网络及公网，回传现场视频和语音，集团运维专家可远程指导现场运维人员对光伏电站进行日常的维护和故障排除，并通过手持终端完成资产录入和问题的快速闭环，做到电站运维有据可查。智能光伏电站远程/移动运维4）提供最佳的清洗建议光伏电站的组件清新计划一直以来是客户十分头痛的事情，传统的清洗策略完全凭借经验，无法形成一个有法可依、有据可查的清洗计划。全球智能营维云中心通过将灰尘对发电量和收益的影响、清洗成本、天气预报等数据进行迭代分析，帮助客户寻找最佳清洗时间，确保得到最大的清洗收益比。5）可靠的电站KPI评估全球智能营维云中心通过汇总收集集团公司