本文翻譯至:Solar Power Europe: EPC Best Practice Guidelines V_2_0
系統調試是工程總承包服務服務商工作中最重要的階段之一,因為它是結束施工期,并為光伏電站的商業營運做準備的階段。項目的關鍵步驟包括性能和可靠性測試。
這些確定了光伏電站是按照國際标準和行業最佳實踐來建造的,并符合與業主商定的要求、電網規範和保證的性能水準。
對所有單個組成元件進行測試,從檢查元件功能到對整個系統進行更詳細的測量和驗證。成功調試和及時實作商業運作日期(COD)與合同中規定的裡程碑付款的發放以及性能保函的發放相關。是以,合同清楚地描述完成工程總承包服務提供商的工作範圍和移交給資産所有者和運維服務提供商團隊所需的要求、标準、文檔和報告是非常重要的。
9.1. 試運作
機械竣工發生在最後施工階段(見第8.2.7節機械竣工),這意味着作為光伏電站組成部分的所有主要組成元件均已安裝或搭建。此時,工程總承包服務提供商通常會對工程進行詳細檢查,可能由業主或任何第三方代表(如技術顧問)陪同。
該選項應在涉及調試的工程總承包合同條款中明确說明(如果業主有意向使用的話)。在預調試下進行的活動應詳細說明,并事先與資産所有者在特定檔案中達成一緻。
預調試活動屬于施工階段,主要與機電工程的最後步驟同時進行。在大型項目中,第一組已準備好進行預調試,而其他部分仍在安裝中。
預調試階段包括以下主要活動:
• 在不通電狀态下對每個系統的每個部件進行系統合規性檢查。
電器測試、線纜通電、儀表電路測試、斷路器測試等。在預調試階段中,作為最低要求,應進行以下測試:
•通過目視檢查和正确接線來確定元件的機械完整性。熱像分析(通過無人機)可以作為一個最佳實踐添加在這個階段。
•已安裝系統的标稱電力驗證為所有已安裝元件在STC的标稱電力之和。
•驗證所有輔助設施能正确運作(消防系統、防鼠、變壓器強制通風、感溫器、UPS系統和相關存儲系統、照明系統等)。
•控制所有的輸入信号進入SCADA 系統。
•驗證屋内輔助服務的所有電力供應。
•調試UPS系統和相關存儲系統,SCADA 系統以及氣象站和環境傳感器。 •驗證所有裝置的IP位址。
•設定裝置上的所有警報門檻值。
•驗證所有串的正确極性和電氣連續性。
•檢查所有電氣連接配接。
•接地系統地完成和功能驗證。
在執行預調試活動後,工廠将準備進行通電和調試活動。
通常,使用涵蓋所有組成元件和零件的詳細檢查表,以確定沒有任何東西遺漏或不完整。
通過以下項目對工程進行徹底檢查:
- 逆變器
- 2. 元件
- 基礎
- 4. 光伏元件安裝結構
- LV和MV布線
- 變壓器
- 變電站的保護、配電中心和開關裝置
- 彙流箱
- 土建工程
- 10. 中低電壓安裝工程
- 監測和安全系統
最後,應将檢查表提供給業主及其顧問,并彙編提供一份最初施工的缺陷清單(通常稱為“查核清單”或“障礙清單”)。
建議根據業主或其顧問的要求,對工程總承包服務提供商清單進行複核,并提供自己的觀察結果和待添加項目。該查核清單應僅包括較小的收尾工程,其成本通常相當于總合同價值的一小部分。
合同還需要規定糾正查核清單事項的時限,以及如果查核清單事項仍未解決,授予臨時驗收的條件。
一旦業主代表釋出竣工查核清單後,他們需要與工程總承包服務提供商會面,以商定每個項目的具體解決方案,并确定是否有任何項目存在争議。
如第8.2.7節所述,機械完工允許開始進一步的試驗活動。在大型項目中,由于工廠的不同部分處于不同的施工階段,是以通常是分批進行的,并随着時間的推移而延遲。
9.2. 調試、離網和并網試驗
9.2.1. 調試活動
調試活動包括對通電電氣系統進行的運作檢查和測試。作為啟動計劃的一部分,在開始機械竣工和預調試活動之前,雙方必須就測試協定達成一緻。
測試協定必須遵守合同中包含的所有要求,其基本内容應包括:
•目視檢查結果和相關檢查表
•測試方法
•用于測試的儀器
•測試程式
•測試條件
•測試資料
•預調試和調試測試的結果
•為關鍵組成元件(逆變器、變壓器等)釋出的啟動協定
該測試的目的是驗證和證明工廠的建設是專業的,是根據事先确定的技術規定,并符合項目和任何準許的變體。
在電站通電之前,應按照參考 IEC 62446:《并網光伏系統》進行一系列功能測試和測量。對所有電氣調試的系統文檔、調試測試和檢查的最低要求。
測試程式應在開始測試前移交給業主,這在工程總承包合同中通常有規定。這使業主或顧問可以在實施之前審查和評論測試程式。
在調試階段結束時,工程總承包服務提供商向資産所有者送出測試協定,總結預調試和調試測試的結果。
應對所有系統進行以下試驗。任何訓示故障的測試都應導緻組成元件的預設糾正和重新測試。
關于交流類,所有交流電路,包括從逆變器到變壓器的交流線纜、變壓器本身和主中壓開關裝置,都應按照 IEC 60364-6 的要求進行測試。
關于直流類,對構成光伏陣列的直流電路群組成元件應該進行以下測試:
•接地和/或等電位連接配接導體(如安裝)的連續性
•極性測試
•彙流箱測試
•串開路電壓測試
•串電路電流測試(短路或運作)
•功能測試
•直流電路的絕緣電阻
一些擴充測試,不是強制性的,但通常包括在工程總承包服務提供商承包商範圍内,以確定最佳的系統性能和可靠性:
•在標明的樣品上進行串聯I-V曲線測量(在500 W/㎡的情況下,占工廠的10%)
對需要最低輻照度的測試,采取務實的方法是一種最佳做法。串測試和熱成像應在高于某些最低輻照度的條件下進行。在較低的水準執行這些操作将降低結果的價值。如有必要,一些試驗可能需要推遲到旺季才有效。
除上述電氣測試外,應根據制造商的指南和行業最佳實踐對所有其他裝置進行測試,以確定其在光伏電站通電前正常工作。所有其他裝置和材料包括:
•氣象站和監測系統
•低電壓安裝、土建工程和中電壓安裝
•安全系統和網絡安全系統
•衛生系統
•消防系統
9.2.2. 離網試驗
首先進行的測試是極性群組合器測試,需要在所有串仍斷開連接配接時進行。
電網離網測試應包括根據 IEC 62446測量元件串100%的開路電壓(VOC)和短路電流(ISC)。在開始測試之前,業主必須确認工程總承包服務提供商使用的測量裝置是否足夠(測量不确定度、校準等)。
工程總承包服務提供商将以Excel檔案的數字形式提供包含所有串的測量結果的報告。
如果測試串上的所有VOC串都在元件資料表得出的預期值的5%以内,則通過VOC測試。請注意,大多數情況下,理論值應根據測量時記錄的實際溫度進行調整,因為實際溫度可能與STC(25攝氏度)相差甚遠。
常用公式為:
開路電壓測試公式:
其中Vth是串的理論開路電壓,計算如下:
Vth計算如下:
其中:
•n=被測字元串的元件數。
•VOC =是元件制造商資料表中元件的開路電壓 [V]。
•TMOD=表示受測串上代表性元件上記錄的溫度 [°C],測量精度大于1%。
•TSTC=标準試驗條件下的溫度,等于25攝氏度。
•μVOC=是元件制造商資料表中的電力溫度系數值[%/°C]。負值。
如果測試字元串上的所有Isc字元串滿足以下條件,則Isc測試通過:
如果滿足以下條件,則通過Isc測試:
其中:
•ISC=是元件制造商資料表中的元件短路電流。
•Gi=被測元件柱串陣列面上的瞬時輻照度【W/m2】,用日射強度計測量,最大不确定度為2%。
•GSTC為标準測試條件下的輻照量,等于1,000 W/m2。
需要注意的是,短路電流測試并非旨在檢測系統性能不佳,而僅用于檢測組串布線中的故障。
一旦完成電站所有部分的調試階段并釋出協定測試,資産所有者将釋出電站準備啟動(RFSU)證書,然後即可開始并網性能和功能測試。
9.2.3. 并網試驗
一旦成功執行了上述離網測試,光伏電站就可以在與電網互連點的逆變器級和主開關裝置級通電。工程總承包服務提供商應證明整個系統和裝置的運作符合:
•裝置制造商規格,特别是逆變器、變壓器和中壓裝置
•應作為工程總承包合同附件的并網協定,或至少是其關于測試和調試規範的技術附件
•工程總承包合同中規定的規範
•任何相關的适用标準,主要是 IEC 61727和當地電網規範
逆變器和變壓器應由制造商或制造商的授權代表按照制造商規定的程式進行調試。調試報告應以制造商提供的格式釋出。
所有 SCADA 系統裝置應按照制造商規定的程式進行調試和測試。測試應驗證 SCADA 系統、儀表、傳感器、氣象站儀器和所有逆變器的正确操作,同時驗證來自追蹤器(如果有)、斷路器和系統監控的其他組成元件的正确資料輸入記錄。SCADA 系統應完全可遠端通路。應提供SCADA系統調試協定或報告。
通電前,工程總承包服務提供商應驗證變電站的完整性和所有組成元件的正确安裝。應對變電站進行詳細檢查。應進行光伏電站變電站接入電網系統的測試和調試,包括但不限于:
•中壓裝置
•控制和監測系統
•保護系統
•電信系統
•計量裝置
•輔助供應商裝置和備用裝置(UPS、柴油機等)
在一些國家,是否符合電網規範和當地安全标準需要由獨立機構進行驗證,并向電網營運商提供允許電力注入的證書。這些符合性測試也可由電網營運商自己進行。
9.3. 臨時驗收證明書
在獲得臨時驗收之前,通常的做法是進行元件熱成像,使用空中檢查作為最佳做法。根據 IEC 62446-3:2017,在這一階段應進行100%的元件熱成像。本檢查确定的問題需要解決,以通過PAC。這些檢查和生成的報告應構成移交檔案的一部分。
臨時驗收階段标志着施工工程和工程總承包服務提供商義務的結束。這意味着資産所有者在對工程進行有條件驗收。這将觸發兩年的标準保證期,在此期間,工程總承包服務提供商必須保證合同中規定的光伏電站的最低性能水準。在此階段,工廠也将移交給業主和運維服務提供商,後者可能與工程總承包服務提供商是同一家公司或是第三方。
簽發PAC的條件可能因合同而異,但關鍵要素如下:
•所有調試測試均已成功完成,包括機械竣工、并網和工廠通電。
•确定了非關鍵性查核清單項目,并提供了簽名供更正。剩餘工作的價值不超過合同價格的一定比例(通常為2-5%)。
•已認證臨時驗收性能測試(PR但在某些情況下還進行了功能和容量測試)。
•所有裝置和分包商的保證責任轉移到業主。
工程總承包服務提供商已經向業主提供了初始或最低的備件庫存,如合同中所定義(另請參見第10.6節戰略備件倉庫的設定)。
•所有竣工檔案均已提供給業主(另請參閱第6.4節竣工設計)。
•已對運維服務提供商的團隊進行教育訓練,并釋出相關的運維手冊。
•工程總承包服務提供商已支付與性能或延遲相關的違約金 (LD)。
•任何工程總承包保證期内要求的性能保函或品質保函均已傳遞給業主。
本PAC由資産所有者簽署,如果合同有規定,也可由獨立顧問确認和簽署。
9.3.1. 性能比試驗
在功能測試之後,光伏系統在能量和電力方面的性能,在開車階段進行評估。為了在臨時驗收階段驗證光伏電站的性能,PR測試在有限的時間内進行,并與基于模拟設定的保證PR進行比較。
PR測試的持續時間通常為7至15天,具體取決于合同。從業主的角度來看,建議使用盡可能長的測試時間,因為這有助于檢查各種氣候條件下的性能,并便于與模拟值進行比較。
通常,測試期間需要滿足有關天氣條件和裝置可用性的最低要求,例如:
•特定天數(例如,15天中的8天,輻照度大于5千瓦時/平方米/天)的日值最小輻照度門檻值,應根據試驗季節和項目位置的具體條件進行調整。
•單日連續小時的最低輻照度門檻值(例如,在15天的測試期内,連續8天至少連續3小時的輻照度超過500 W/m²),也要根據季節和項目地點來調整。 •輻照度超過某個門檻值的總測試小時數(例如,在15天内至少20小時500W/㎡)。
•至少在逆變器級别的測試期間,可用性應該是100%。電網的可用性也應為100%。監測控制和環境監測系統還必須保證在整個測試期間資料100%的可用性。
如果在試驗期内未能滿足上述條件,則通常将試驗期延長至滿足為止。應務實地設定條件,并可能進行調整,以避免拖延PAC,并導緻談判困難和各方之間的不信任。應考慮每年的時間,以避免不切實際的門檻值。
性能測試最好在春季進行,這時由于天氣條件較好,性能達到頂峰。與模拟值相比,惡劣的天氣條件會使性能受到不利影響(夏季高溫度、冬季背光或低輻照度)。
如果試驗的連續性因與電站或其部件相關的故障或事件而中斷,則試驗将暫停并從頭開始。
如果中斷不是因工程總承包服務提供商造成的,則測試将暫停,并在中斷結束時恢複。
PR的計算基于數學定義公式,但各參數可能有所不同,且在不同的合同中各有其規格。檢查公式與輸入值定義和測量規則的一緻性很重要。
性能比定義為:
其中:
PR =一年中的性能比 (%)
Yf =一年内的發電量,以 (kWh/kWp) 或峰值日照時數 (h) 表示
Yr =一年内的參考發電量,以 (kWh/kWp) 或峰值日照時數 (h) 表示
這些定義基于(Woyte 等人, 2014年),符合 IEC 61724-1:2017,是常見慣例。
對于位于高溫和溫度變化大的區域的項目,需要實施溫度校正的PR方法,以考慮天氣影響。
溫度校正後的PR定義如下:
對于位于高溫和溫度變化大的區域的項目,需要實施溫度校正的PR方法,以考慮天氣影響。
溫度校正後的PR定義如下:
其中:
PRTO (i) =周期i的溫度校正性能比率(%)
Yf (i) =周期i的電站特定發電量,以(kWh/kWp)或峰值日照時數(h)表示
Yr(i)=周期i的參考産量,以(kWh/kWp)或峰值日照時數(h)表示
β=已安裝元件的溫度系數 (%/°C)
P0 =電站峰值直流電力(标稱電力)(kWp)
TMOD(i)=周期i内的平均元件溫度,根據特定發電量Yf(j)(°C)權重——見下式。
TMOD (i) =見上文
Yf (j) =周期j的電站特定發電量,表示為(kWh/kWp)或
高峰日照時數 (h)
TMOD(j)=周期j的元件溫度 (°C)
最後,在模拟施工前發電量評估的基礎上,将測量的PR與保證值進行了比較。工程總承包服務提供商通常使用模拟值和保證值之間的緩沖值。確定設計參考良率已更新,以反映項目期間所做的任何更改,這一點很重要。
更具體地說,應檢查内部和自遮蔽系數的準确性。臨時驗收時的保證PR應作為年度模拟的月度明細表呈現,以確定與試驗期間測量的PR進行準确比較。鑒于測試持續時間短,臨時驗收時的保證PR僅用作業主“接管”的驗證标準。
它通常不會觸發性能違約賠償金,因為它們與年度PR測試結果相關。如果PR低于保證門檻值,則可采取糾正措施,并重複試驗。
一旦滿足PR标準和任何其他要求,則釋出PAC。項目進入移交階段,這是營運階段和運維活動的開始。
9.3.2. 其他試驗
在某些合同中,可以在臨時驗收階段執行補充測試。這些測試可以反映電力購買協定(PPA)中能源承購方的要求,無論系統是否正常運作,或僅用作附加的品質保證措施。
為了證明項目能夠發揮最大能力,可以進行可靠性測試。這意味着項目必須在一定時期内(例如,連續7天或連續100小時)沒有明顯的系統故障。
此外,此段時長必須證明該項目可以在一定時間内運作,而不會出現逆變器故障或停機,交流和直流裝置完全可用,并且串或跟蹤系統故障低于某個門檻值(通常為2%)(如果有的話)。如果發生系統故障或失靈,工程總承包服務提供商應采取糾正措施,并在第二天重新啟動可靠性測試。
此外,可能需要進行容量測試,以證明裝機容量可以達到向承購商承諾的水準。這通常基于工廠的直流容量,根據已安裝光伏元件的峰值電力計算得出,如制造商資料表中所述。或者,這是根據制造商在裝運時提供的光伏元件閃光測試的峰值功率總和計算得出的。這些值必須由獨立的第三方簽署。
9.3.3. 電站開始商業營運
完成上述部分中描述的所有性能測試後,資産所有者将釋出PAC并開始商業生産(商業營運日期)。
為確定順利高效地移交營運活動,資産所有者應提前參與到調試階段和性能測試中。在開發和工程設計階段,讓資産所有者的營運職能部門參與進來也是一種最佳做法,這樣也可以考慮運維的角度。
全面而詳細的竣工檔案(附錄F)、手冊和程式(運維最佳實踐指南的附件C“光伏産品電站配套檔案”)應成為教育訓練内容的一部分。有關移交給專業運維服務提供商的更多資訊,請參閱第10章:移交至運維。
9.4. 中期和最終驗收證明書
從接管階段開始到缺陷通知期之間有 24 個月的标準持續時間(取決于工程總承包合同)。工程總承包服務提供商通常負責運維和糾正在此期間可能發現的任何缺陷。但是,這可能因市場而異。在此期間,在保證PR的基礎上,性能保證仍然有效,并且每年可以進行審查。
年度PR測試對于檢查光伏電站性能至關重要,因為它們不存在季節性偏差。對于較小規模的項目,此缺陷通知期可縮短至12個月。始終建議至少進行一整年的PR驗證。
計算方法不同于臨時驗收,應基于長期PR測試。應調整保證性能比,以考慮第一年和第二年運作期間的元件退化。如果測得的PR高于保證值的預期門檻值,則簽發相應的中間和最終驗收證書。
業主随後可以簽發性能證書,并解除工程總承包服務提供商的性能保證金。該性能證書使業主完全接受光伏電站,并解除承包商的義務。
被保證的PR(也就是被保證的能量)考慮電站停工期間造成的任何非生産事件。業主和工程總承包服務提供商可能同意,并在工程總承包合同中規定,不考慮某些特殊事件。
一般來說,排除某些超出工程總承包服務提供商控制範圍的事件(例如,故意破壞、輸電系統營運商強制停止工廠)和不可抗力事件是合理的。
工程總承包合同應包括實際性能低于保證性能的情況的處理規定。這些規定一般都包含在處罰條款中。
當實際性能低于保證履行性能時,工程總承包服務提供商應:
• 進行所有必要的幹預以確定實作有保證的工藝參數
• 清算生産損失(從PAC到最終驗收測試期間的實際生産和理論生産之間的差異)和電站剩餘使用壽命的預期生産損失估計
如果測量的PR低于保證水準,工程總承包服務提供商應向業主支付一定金額性能違約賠償金 (LD) (見第12.5章責任限制和違約賠償金),以補償收入損失。
在中間驗收階段,LD基于光伏電站的生産缺口和售電價格。在最終驗收階段,還對LD進行校準,以反映整個項目生命周期或電力購買協定期限内預期的收入損失。
這通常計算為與 PR 缺口相關的未來收入缺口的淨現值。以下是最終驗收時附加LD的示例公式:
未來收益的NPV
(最終驗收證書的LD公式):
其中:
•Rf=在成功完成最終驗收測試後的18年期間,預計由工廠生産的電力所産生的未來收入的淨現值。
•j=年份指數,從1開始增加1直到18(如果壽命為20年)。
•HPOA=元件平面上的年度預期輻照度,在施工前能量産量評估 (P50) 中估計并由獨立第三方驗證。
•PSTC=根據kWp中的資料表,在标準測量條件下安裝元件的峰值标稱額定電力。
• PRj=成功完成中間驗收試驗和最終驗收試驗期間的有效PR,并在最終驗收後每第j年進行調整,以允許元件降級。
• PRj保障=最終驗收後對每第j年保障的PR進行調整,以允許元件降級。
• GSTC =照射在 STC 上的全球輻射 (1 kW/m2)。
最終驗收階段的其他要求應包括檢查整個電站,包括土建工程、電力基礎設施、安裝的每件裝置和裝置以及輔助系統,以驗證工程總承包服務提供商使電站處于最佳狀态。理想情況下,這應該在業主和獨立第三方(技術顧問)在場的情況下完成。必須解決所有存在的缺陷才能獲得最終驗收證書(FAC)。
還可以按照運維合同要求補充備件,以確定兩個服務提供者順利交接。
此外,最好在 PAC 和最終驗收證書期間進行空中檢查,以此作為最佳實踐,對所有元件進行進一步測試,如重複元件熱成像。這是為了確定所發現的任何問題都能在最終驗收日期之前得到解決。它将能夠識别任何早期退化問題。這些活動可包含在工程總承包服務提供商的範圍内,或由業主自費負責。
最終驗收測試後,業主應簽發最終驗收證書并接收工廠的全部責任。