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大型光伏电站应布局多少座监测站点?

大型光伏电站监测站点配置数量说明

IEC 61724-1:2021标准给出的站点配置数量偏少,汇科思对全球各地用户调研后发现,行业实际布设标准与之存在明显差异。

IEC 61724-1:2021针对大型光伏电站的性能监测站点布设数量制定了指导规范。为对比标准要求与现场实际应用情况,汇科思走访调研了欧盟、美国、印度等地行业用户,对比其布设方案与标准建议值。调研结果显示,所有受访光伏电站运营方布设的监测站点数量,均普遍多于标准规定数值,这也体现出行业当下对精细化电站性能监测的实际需求。行业通用做法为:20兆瓦至50兆瓦规模电站,配备三套A级监测设备;装机容量超出50兆瓦后,每新增30兆瓦及不足30兆瓦的部分,增设一套监测设备。

概述

《IEC 61724-1:2021 光伏系统性能监测 测量、数据传输与分析规范》明确给出光伏电站监测站点的布设建议。表1为该标准相关布设建议,表2为汇科思整理的行业通用实际布设方案。

经调研多个地区项目可知,光伏电站实际布设的监测站点数量普遍高于IEC标准建议值。

图1 两套SR300 A级总辐射表应用于光伏性能监测系统,分别用于监测水平面总辐照度与组件平面辐照度。一座光伏电站应当配备几套此类监测设备,是行业普遍关注的问题。

部分项目会搭配混用A级与B级监测设备,其中B级监测设备仅搭载核心传感器,包含水平面总辐照度传感器、组件平面辐照度传感器以及光伏组件温度传感器。

表1 光伏电站监测设备配置数量(摘自IEC 61724-1:2021表3)。该标准中所列数值仅为指导性建议,并非强制硬性要求。业内普遍将此建议数量视作布设最低参考值。

光伏系统交流侧装机容量国际电工委员会建议布设站点数量HUKX 相关说明
[MW][ # ] 
< 402 
40 ~ 1003 
≥ 1004 套为基准,每新增 200 兆瓦增设 1 套每 200 兆瓦增设一套的布设方式整体偏少,实际所需数量至少为其四倍,行业通用布设方式可参考表 2。

 

表2 大型光伏电站监测站点实际布设数量(汇科思行业实地调研总结)

光伏系统尺寸(AC)站点数量HUKX调研总结:行业通用做法与相关考量要点
[MW][ # ] 
全部每家购电方增设 1 套若大型光伏电站存在多家购电合作方,为保障数据信息独立,每家购电方对应至少布设一处监测站点。
all每个虚拟电厂发电单元增设 1 套
若大型电站由多个小型发电单元整合组成虚拟电厂,每个小型发电单元至少配置一处监测站点。
all按地形类型划分,每种增设 1 套受地形条件影响,需增设监测设备以保障数据具备良好代表性,例如电站包含坡面布设区域而非全为平地场景。
all搭配布设 A 级与 B 级监测设备从规范层面来讲,在满足国际电工委员会规定的 A 级监测设备最低配置数量后,可搭配增设 B 级或次级监测设备来控制成本。依据 IEC 61724-1 标准,B 级监测设备仅配置基础传感器,至少可采集组件平面辐照度、水平面总辐照度以及组件温度数据。汇科思调研发现,实际应用中为统一数据标准,这类 B 级设备所搭载的对应监测传感器,均采用与 A 级设备同款规格产品。
all积尘监测装置所有监测设备均配备积尘监测传感器。若预判电站各处积尘情况存在差异,可额外增设仅用于积尘监测的独立设备。
all地表反照率 / 组件背面辐照度采用双面光伏组件时,组件背面辐照量可直接实测,也可通过地表反照率监测结合光学模型推算得出。一般每个监测站点均会采集背面辐照或地表反照率数据,布设标准为每 50 兆瓦至少设置一处监测点位。
all散射辐照度使用单轴跟踪支架或双面光伏组件时,通常会增设散射辐照监测项,布设要求为每 50 兆瓦至少设置一处监测站点。
> 10 MW基础配置数量:2套装机容量超 10 兆瓦的项目,用户普遍布设 A 级监测设备。
20 to 40/50 MW基础配置数量:3 套
装机规模达 20 兆瓦以上的项目,资产管理工作中一般会配置 A 级监测设备。
 
多数用户倾向配备至少三套监测设备,此举可实现:
 
  1. 覆盖更广的场地监测范围
  2. 实现数据冗余,便于交叉核验
  3. 设备出现故障时具备备用监测能力
  4. 传感器送检校准期间可维持正常监测
> 40/50 MW

增设监测设备

业内实际规划设计中常用的基础参考准则:

调研走访结果

 
  1. 最少配置 3 套 A 级监测设备,装机超 40 兆瓦后,每增加 20 兆瓦及余量增设 1 套,全部采用 A 级设备
  2. 最少配置 3 套 A 级监测设备,装机超 40 兆瓦后,每增加 40 兆瓦及余量增设 1 套,全部采用 A 级设备
  3. 最少配置 3 套 A 级监测设备,装机超 50 兆瓦后,每增加 50 兆瓦及余量增设 1 套,全部采用 A 级设备
  4. 最少配置 2 套 A 级监测设备,装机超 50 兆瓦后,每增加 50 兆瓦及余量增设 2 套,全部采用 A 级设备
  5. 最少配置 3 套 A 级监测设备,装机超 50 兆瓦后,每增加 50 兆瓦及余量增设 2 套,采用 1 套 A 级搭配 1 套 B 级组合配置
  6. 最少配置 2 套 A 级监测设备,装机超 60 兆瓦后,每增加 30 兆瓦及余量增设 1 套,全部采用 A 级设备

 

IEC标准建议数量偏低的原因

该标准给出的布设参考值偏保守,仅规定装机容量每增加200兆瓦才增设一套监测设备。此装机规模对应的电站占地面积约2平方公里,单套监测设备无法全面覆盖该区域内的辐射与环境差异,监测数据代表性不足。

标准文件获取渠道

可前往国际电工委员会官方商城购买该标准全文。

最新动态:IEC 61724-1标准2025修订草案内容

此次修订拟定新版布设规范,符合IEC 61624 A级监测要求的站点最低配置标准如下:

1. 装机容量50兆瓦及以内电站,至少配置三套A级监测设备;

2. 装机容量每新增30兆瓦及未满30兆瓦的区间,增设一套监测设备。

若现场实际环境无法依靠最低配置数量完成准确性能监测,需酌情增加布设数量。例如受地形影响光伏组件排布朝向不一、电站布局分散且占地面积过大等场景,均需加密监测站点。

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被测对象

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仪器诊断

泄漏、倾斜、旋转、加热、内部湿度

内部通风

加热

倾斜传感器

校准证书

包含(内容受ISO/IEC 17025第7.8.1.3节限制)

单个仪器的温度响应测试

报告包含

温度响应

<± 0.4%(-30至+50°C)

单个仪器的定向响应测试

报告涵盖至95°

单个仪器的加速度计测试

报告包含

倾斜测量不确定度

± 1 °(0 至 180 °)(-30 至 +50 °C)

电磁兼容性和浪涌抗扰度

– 设备分类

工业设备

– 浪涌抗扰度

2级,测试电压1 kV

– 可选配SPD01

4级,测试电压4千伏

工作场所的电气安全

:

– 安全合规性

欧盟低电压指令(2014/35/EU) 美国国家电气规范(NFPA70)

– 接地端子

包含在仪器上

三种功率模式下的操作

:

– 正常 - 加热、通风

< 3 W

– 中等 - 未加热,通风

< 1 W

– 低 - 未加热,未通风

< 0.5 W

数字通信

:

– 输出

Modbus RS-485

– 通信协议

Modbus RTU

– RS-485隔离电压

1.5 kV

– 硬件接口

2线RS-485

* 电缆长度为3米,** 电压为24伏直流电

:

工业级A类总辐射表

其他信息

被测对象

ISO 9060:2018分类

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IEC 61724-1:2021 A类系统

穹顶保护罩

已包含(型号DP01)

状态指示灯

仪器诊断

内部湿度

内部通风

加热

倾斜传感器

校准证书

包含(内容受ISO/IEC 17025第7.8.1.3节限制)

单个仪器的温度响应测试

报告包含

温度响应

<± 0.4%(-30至+50°C)

单个仪器的定向响应测试

报告涵盖至95°

单个仪器的加速度计测试

倾斜测量不确定度

电缆长度

3米、5米、10米或20米

电磁兼容性和浪涌抗扰度

– 设备分类

工业设备

– 浪涌抗扰度

2级,测试电压1 kV

– 可选配SPD01

4级,测试电压4千伏

工作场所的电气安全

:

– 安全合规性

欧盟低电压指令(2014/35/EU) 美国国家电气规范(NFPA70)

– 接地端子

包含在仪器上

三种功率模式下的操作

:

– 正常 - 加热、通风

– 中等 - 未加热,通风

– 低 - 未加热,未通风

< 0.5 W

数字通信

:

– 输出

Modbus RS-485

– 通信协议

Modbus RTU

– RS-485隔离电压

1.5 kV

– 硬件接口

2线RS-485

* 电缆长度为3米,** 电压为24伏直流电

:

工业级B型总辐射表

其他信息

被测对象

ISO 9060:2018分类

频谱平坦的B类

合规

IEC 61724-1:2021 B级系统

穹顶保护罩

已包含(型号DP01)

状态指示灯

仪器诊断

内部湿度

内部通风

加热

倾斜传感器

校准证书

包含(内容受ISO/IEC 17025第7.8.1.3节限制)

单个仪器的温度响应测试

温度响应

< ± 2.0%(-30至+50°C)

单个仪器的定向响应测试

单个仪器的加速度计测试

倾斜测量不确定度

电缆长度

3米、5米、10米或20米

电磁兼容性和浪涌抗扰度

– 设备分类

工业设备

– 浪涌抗扰度

2级,测试电压1 kV

– 可选配SPD01

4级,测试电压4千伏

工作场所的电气安全

:

– 安全合规性

欧盟低电压指令(2014/35/EU) 美国国家电气规范(NFPA70)

– 接地端子

包含在仪器上

三种功率模式下的操作

:

– 正常 - 加热、通风

– 中等 - 未加热,通风

– 低 - 未加热,未通风

< 0.5 W

数字通信

:

– 输出

Modbus RS-485

– 通信协议

Modbus RTU

– RS-485隔离电压

1.5 kV

– 硬件接口

2线RS-485

* 电缆长度为3米,** 电压为24伏直流电

:

光谱平坦型 C 级总辐射表,搭载 RS-485 通讯 Modbus 协议,支持 0-1 伏电压输出

其他信息

被测对象

ISO 9060:2018分类

频谱平坦的C类

合规

IEC 61724-1:2021 B级系统

ISO 9060:1990分类

二级日射强度计

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校准不确定性

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校准溯源性

WRR

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调平

可选球形调平,带/不带管状底座

输出

– 输出

Modbus RS-485

– 通信协议

Modbus

– 硬件接口

2线(半双工)RS-485

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