2024光伏发电站场内及并网安全技术白皮书-鉴衡-华为

目 录场内设备侧典型故障 ..................................................06接地故障 ............................................................................. 06直流线缆反接故障 ................................................................ 06端子接触故障 ....................................................................... 06交流侧喷弧故障 ................................................................... 07交流绝缘故障 ....................................................................... 07电网侧典型故障 ...........................................................08电网高电压穿越故障引发设备安全问题 .................................. 08电网低电压穿越故障引发设备安全问题 .................................. 08低 SCR 下谐波控制差引发的设备安全问题 ............................ 08宽频振荡导致的设备安全问题 ................................................10光伏电站安全问题及典型案例分析背景 02040102电站场内设备和并网安全设计结语安全应用 & 实践113023安全设计理念 ............................................................... 12光伏电站电气安全设计框架及技术 ....................... 12电站场内设备安全 .................................................................13电站并网安全技术要求与设计 ................................................19场内设备安全应用 & 实践........................................24智能组串分断实践——流域高原场景 ...................................... 24绝缘监测与定位技术实践——海光 / 水光场景 ......................... 25端子温度监测实践——沙戈荒场 ............................................ 26交流安全应用实践 ................................................................ 27并网安全应用 & 实践 ................................................28并网支撑实践 ....................................................................... 28构网支撑实践 ....................................................................... 290101020201光伏发电站场内及并网安全技术白皮书2023 年，新能源按下加速键。习总书记在 22 年提出新能源高质量发展的要求后，又在去年底提出了大力发展“新质生产力”。在光伏领域，一系列支持政策陆续落地，光伏未来的增长空间是确定的。2023 年政策、商业、技术驱动光伏行业快速增长。流域高原、沙戈荒、农光、水光、海光等场景空间倍增，加速光伏成为主力能源。根据 BloombergNEF 的最新预测，预计在 2025 年 ~2030 年，年平均装机容量将超过 700GW；到 2030 年，全球累计光伏装机容量将达到 6.7TW。700GW6.7TW在新能源快速增长可见的同时，我们看到现在清洁能源大基地的设计、建设与运营也进入了深水区，挑战与日俱增。且具体的挑战内容也随着产业发展而不断变化：由早期追求极致的度电成本，转向对并网消纳、供电安全、设备安全、生产安全、用地、质量、运维等多维度多层次的挑战。海量的新能源设备，从建设到运维，安全永远是光伏电站稳定运行的基石。2023 年，华为联合鉴衡发布《光伏电站智能安全技术白皮书》，全面深入地分析了光伏电站电气安全问题及事故案例，系统地介绍了光伏电站安全防护领域的最新技术与实践；助力了光伏电站智能安全防护技术的应用，在业界形成很好的反响，引领行业向智能组串分断、智能端子检测等技术演进发展，同时相关安全特性也被 GB/T 43056-2023《沙漠光伏电站技术要求》等标准收录，形成行业的统一要求。今年，华为经过一年的研究和思考，针对安全特性进行了细化；同时，也在光伏电站现场进行了实证、对比和 GW 级大规模的应用。我们认为，仅从设备本体维度的静态安全还不能保障整个系统的电气安全，还需要考虑设备运行并网后，对电网侧故障的安全防护，来达到动态的运行安全和支撑电网安全。从而做到在电站的整个生命周期都能安全稳定并网。本白皮书通过对安全特性进行具体指标的分层分级，旨在帮助光伏电站安全建立统一评价标准，促进光伏产业健康稳定发展。背景2025 年 ~2030 年年平均装机容量将超过全球累计光伏装机容量将达到0203光伏发电站场内及并网安全技术白皮书光伏电站安全问题及典型案例分析光伏电站安全问题及典型案例分析特殊的地质条件等因素可能导致结构形变、引起端子松脱，继而使得端子两侧的电压击穿空气后产生持续的放电效应，也就是所谓的拉弧；直流拉弧的温度可瞬间高达 3000℃，并且会持续燃烧，极易烧坏端子，甚至可能造成更恶劣的后果。下图是由于大风、土地沉降等因素长期影响导致接触劣化的案例。高湿高盐雾的环境下，绝缘故障是主要的安全风险之一。绝缘失效大多是由于电场、热、化学等因素综合作用下，绝缘材料的绝缘性能降低，导致绝缘性能破坏。绝缘失效的主要表现形式为绝缘击穿，当施加于电介质的电场强度高于临界值或者在一定电场强度下，电介质由于环境等影响，绝缘电阻值低于临界值，通过电介质的电流会突然猛增，使绝缘材料的绝缘性能被破坏，丧失绝缘能力，这种现象通常也称为电介质击穿，最终导致火灾等严重后果。近海场景，直流线缆、接线盒、交流线缆、接线端子等容易被腐蚀，难以避免会影响绝缘性能，如降低爬电距离等，从而可能导致逆变器单板 / 模块绝缘失效 / 过热，进而引发打火，造成整体逆变器烧毁。随着 N 型组件技术、IGBT 等半导体器件的持续发展，如组件、逆变器等光伏