【鉴衡_华为】2024光伏发电站场内及并网安全技术白皮书_13页_18mb

光伏发电站场内及并网安全技术白皮书总结

核心内容

本白皮书由华为数字能源技术有限公司发布，旨在全面分析光伏电站电气安全问题及事故案例，系统介绍光伏电站安全防护领域的最新技术与实践，推动光伏产业向智能安全防护方向发展。随着新能源快速发展，光伏电站面临从设备安全到电网安全的多维度挑战，安全成为电站稳定运行的基石。

主要观点

• 光伏电站安全问题由早期单一的度电成本挑战，转变为对并网消纳、供电安全、设备安全、生产安全、用地、质量、运维等多维度的综合挑战。
• 安全设计需从系统角度出发，涵盖安全规划、设计、建设、并网运行等阶段，实现设备本体与电网侧的双重防护。
• 华为在智能安全防护技术方面取得多项突破，包括智能组串分断、智能绝缘监测与定位、智能端子检测、箱式变电站电弧防护等，提升电站运行的安全性与可靠性。

关键信息

场内设备侧典型故障

1. 接地故障

   • 是光伏电站火灾的主要原因之一，发生概率高。
   • 由于直流线缆直接埋地铺设，绝缘层破损或与地面接触会导致对地绝缘下降，引发局部发热或电火花，严重时导致火灾。

2. 直流线缆反接故障

   • 由于施工接线错误，导致直流反接，可能造成故障回路电压升高，1500V熔丝可能无法可靠分断，引发爆裂和起火。

3. 端子接触故障

   • 端子接触不良会导致异常温升，可能引发火灾。
   • 传统方案存在人工操作风险，华为采用端子上板设计，通过波峰焊焊接固定，提升可靠性，实现智能端子温度检测。

4. 交流侧喷弧故障

   • 断路器分断故障电流时可能产生电弧，影响设备安全。
   • 华为优化低压柜设计，采用带消游离格栅的灭弧罩，实现故障分断零飞弧扩散。

5. 交流绝缘故障

   • 高湿高盐雾环境下，绝缘材料易受损，导致绝缘击穿，可能引发火灾。
   • 华为通过实时监测中压电缆终端温度，实现早期预警，保障中压连接安全。

电网侧典型故障

1. 高电压穿越故障

   • 电网电压升高可能导致逆变器交流侧电压抬升，影响稳定运行。
   • 华为逆变器具备高电压穿越支撑能力，保障母线电压与PV电压隔离，防止直流侧有功降额和电网反灌。

2. 低电压穿越故障

   • 电网电压降低可能导致逆变器停机，引发设备损坏。
   • 华为逆变器具备低电压穿越能力，保障电站在弱电网情况下的稳态和暂态稳定性。

3. 低SCR下谐波控制差引发的设备安全问题

   • 谐波问题在低短路容量比（SCR）下尤为严重，可能导致线路跳闸或设备损坏。
   • 华为采用智能谐波优化算法，显著降低输出电流谐波含量，提升电能质量。

4. 宽频振荡问题

   • 随着新能源比例增加，电力电子设备间及与电网之间可能产生宽频振荡。
   • 华为采用低频振荡POD功率抑制技术和自适应虚拟阻抗技术，有效抑制振荡，提升系统稳定性。

安全设计理念

• 安全需从系统角度出发，涵盖设备本体与电网侧，实现静态与动态安全防护。
• 安全设计需分层分级，包括设备侧、电网侧、系统侧等，以建立统一评价标准。

安全技术应用与实践

1. 智能组串分断技术（SSLD-TECH）

   • 实现直流侧主动分断与组串级保护，有效应对反接、电流反灌、母线短路等问题。
   • 华为获得全球首个智能组串分断符合性申明CB证书和符合断路器规范的智能组串分断证书。

2. 绝缘监测与定位技术

   • 实现组件级绝缘故障定位，提升故障排查效率与安全性。
   • 华为获得绝缘阻抗检测及定位性能最高L4等级认证证书。

3. 箱式变电站电弧防护技术

   • 通过中压向上泄弧设计，实现故障分断零飞弧扩散，提升中压系统与人员安全。
   • 华为箱式变电站通过IEC 61641 IAC-C级燃弧防护，提升系统BOS效率。

4. 智能并网算法

   • 基于大数据和智能自学习算法，优化并网控制，提升逆变器在弱电网、串补、HVDC等复杂环境下的稳定性。
   • 华为逆变器在SCR≥1.05的弱电网下可满载稳定运行，显著优于行业平均水平。

5. 构网支撑技术

   • 华为推出构网型储能解决方案，提升并网友好性，增强电网适应能力。

未来展望

• 随着全球光伏装机容量预计在2025~2030年达到年平均700GW，2030年累计装机容量达6.7TW，安全技术的重要性将进一步凸显。
• 华为将持续推动智能安全防护技术发展，助力光伏电站实现全生命周期安全稳定运行。

技术标准与认证

• 华为逆变器通过多项国家标准和国际认证，包括GB/T19964-2012、GB/T37408-2019、IEC60947-2等。
• 智能安全防护技术已被纳入GB/T43056-2023《沙漠光伏电站技术要求》等行业标准。