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Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に

Huawei
2020-01-22 12:46 719

【海口(中国)2020年1月22日PR Newswire=共同通信JBN】Huaneng Company(華能)とファーウェイ(Huawei、華為技術)は3年前、共同でDongfang Power Plant(東方発電所)をデジタル化した。デジタル化される最初のPVプロジェクトとして、新しい技術がどのように能力を強化したかを振り返って見ることは価値がある。

Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に
Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に

▽20%高いエネルギー収量

このプロジェクトは、2016年6月30日にグリッド接続発電のために開始された。同プロジェクトは、PV Top Runner Program(PVトップランナープログラム)で規定されている280Wpの単結晶PVモジュールとファーウェイのSmart PV Solutionを採用した。このプロジェクトは、PVプラントへのデジタル化とインテリジェント化の現象を活性化させた。Huaneng Hainan Clean Energyの発電所がインテリジェント機能で強化されて以来、エネルギー収量とO&M(運用管理・保守点検)指標は歴史的水準に急上昇してきた。

利用時間が1319に達するよう設計された2017年には、実際の包括的な利用時間は驚異的な1483に達し、計画値を12.43%上回った。同年、オングリッドエネルギーは1914万kWhで、計画エネルギー収量(1598万kWh)を19.77%上回り、年間平均性能比(PR)は84.58%だった。

2018年にはオングリッドエネルギーは1905万kWhに達し、利用時間は1476.7時間、PRは84.43%だった。

2019年にはオングリッドエネルギーは約2056万kWhに増え、利用時間は1594.07時間に達し、PRは業界最高の85.3%だった。

全国的評価と重要統計指標によると、Huaneng Hainan Power Inc.のDongfang Power Plantは2017年と2018年の2年連続で5AレベルPVプラントとして認められた。同プラントの年間平均PRは84.43%を上回り、故障率は3年間、ほとんどゼロだった。さらに年間エネルギー収量は計画値を約20%上回った。

2019年には重要な進展があった。Huaneng Dongfang Power Plantの年間太陽放射照度は502 x 10^4 kJ/m2から586 x 10^4 kJ/m2であるが、なおも1年間に利用時間1594で2056万kWhを発電し、記録的な性能を示した。

▽エネルギー収量上昇の背後に7つの技術

それでは、Huaneng Dongfang Power Plantのエネルギー収量が上昇を続けている理由は何か?その答えは7つの重要技術にある。

1. 高いエネルギー収量を保証する複数のMPPT

通常、PVモジュールのミスマッチは、PVモジュールの減衰、方向、および朝と日没の日陰によって引き起こされる。海南省では、雲や鳥のふんによる日陰、および大雨の後のPVモジュールの水染みにより、PVモジュールがマッチしないケースもある。これらは全てエネルギー収量の大幅低下をもたらす。

この問題に対処するため、同プロジェクトはファーウェイのスマート・ストリングインバーターを使用している。このソリューションでは、2つのストリングを1つのMPPT回路に接続し、それぞれのメガワットを80 MPPTに設定する。中央インバーターと比較すると、ファーウェイの技術はPVストリングのミスマッチを最小限に抑え、システム効率を劇的に改善する。

2. 発電時間を延長する広範な作動電圧範囲

PVストリングMPPTは広範な作動電圧範囲を備えているため、これによりソーラーインバーターの動作時間が長くなり、発電時間が延長され、発電所の全体的な効率がさらに向上する。

ファーウェイのスマート・ストリングインバーターは、それぞれのPVモジュールの出力電圧がDC電圧ブースト回路を通過できるようにするバイポーラートポロジーを使用している。DC入力電圧が低い場合、電圧はバスコンデンサーの要件を満たすために上げることができる。従って、MPPTの作動電圧の範囲は200Vから1000Vの間となり得る。対照的に、中央インバーターはユニポーラートポロジーを使用し、MPPTの作動電圧の範囲は520Vから1000 Vまでしかない。従って、ファーウェイのスマート・ストリングインバーターは、より長い期間稼働し、より多くの電力を発電する。

Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に
Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に

3. 構成部分に脆弱性なし=O&Mフリー  

シンプルさはスマートPV設計の重要原則である。 シンプルなネットワーク設計により、システム全体で障害点が少なくなり、障害の確率が低くなる。Huaneng Dongfang Power Plantは3年半、稼働しており、高熱・高温、さらに高塩分ミストを特徴とする環境であっても故障率をほぼゼロに維持してきた。TUVが実施したオンサイトテストによると、ファーウェイのストリングインバーターの可用性は99.996%であることが確認されている。

起動に先立ち、ファーウェイのソーラーインバーターは、Global Compliance and Testing Center(GCTC)が実施する1400以上のテストに合格する必要があると報じられた。これは、摂氏マイナス60度からプラス100度の温度で、塩分ミストや腐食性の湿った汚れから落雷、高地環境までのシナリオを考慮し、さまざまな好ましくない環境で安定した動作を保証するためである。シンプルな設計は、このPVプラントが長期にわたり引き続き信頼性があることを保証している。

4. 損失を防ぎ、安全性を確保するPID対策技術

Huaneng Dongfang Power Plantは海岸からわずか220メートルの場所にある。そのため、PVモジュールは高温高湿環境で継続的に作動しており、電位誘発劣化(PID)がより頻繁に発生している。

この課題を解決するため、PID対策モジュールが通信ボックスに配置されている。これらのモジュールはソーラーインバーター電圧に基づいて出力電圧を自動的に調整し、AC仮想中性点から相線と接地ケーブルの間に電圧を注入し、PV・接地間の電圧のバランスを取り、PIDがそれらに影響を与えないようにする。

さらに重要なことは、ファーウェイの最新のPID抑制技術は、独自の技術を使用し、ソーラーインバーター回路を介して仮想中性点を構築する。抵抗またはインダクターを使って中性点を構築する従来のソリューションに比べ、ファーウェイのPID抑制技術は大幅な性能向上であり、補償損失を低減し、補償プロセスをより安全にする。その結果、エネルギー収量が2%以上向上し、5 MW以上の大規模配列がサポートされる。

5. RS485と光ファイバーをPLCと無線4Gに置き換えることによるコスト削減

Huaeng Dongfang Power Plantは通信の転送ではRS485の代わりにPLCを使用し、通信ケーブルの展開と建設に必要な投資を削減する。さらに光ファイバーの代わりに無線4Gプライベートネットワークが使われる。

この技術を適用することにより、溝を掘ったり光ケーブルを埋めたりすることなく2週間以内に展開と試運転を完了することができる。1つのPVプラントが地上で最大10平方キロメートルをカバーできるため、迅速な展開とモバイルO&Mが可能となる。発電所はパブリックネットワーク信号が弱い遠隔地にあるが、無線プライベートネットワークの信号は堅固で、信頼性の高いオンサイト通信を保証する。O&M担当者は、無線端末を使用して中央制御室とビデオ通話を行うことができる。

Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に
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6. 障害を正確に検出する離散レート分析

離散レート分析は、O&M効率を改善するための強力なツールとして機能する。このプロジェクトでは、離散レート分析を使用して障害のあるPVストリングを正確に検出し、O&M担当者によるオンサイト検査を円滑化する。この分析により、担当者は低効率のPVストリングをタイムリーに修復でき、発電所の各PVストリングが長期間にわたって欠陥がないことを確実にする。

これまでのところ、この技術を採用したプロジェクトは20GWを超えている。オンサイトの障害解決の際に離散レートを適用することにより、PVプラントの安定した運用保証をサポートする。

7. 遠隔制御で障害原因を究明するSmart I-V Curve Diagnosis

Smart I-V Curve Diagnosis(スマートI-V曲線診断)は、Huaeng Dongfang Power Plantで実施され、非常に効果的であることが証明されている。ホットスポット、クラック、ダイオード短絡など、1920のPVストリングを備えた12.9 MWのPVプラントのPVストリング障害に対するスキャニングは、4分以内に完了することができ、現場での正確なトラブル解決作業を可能にする。検出はオンラインで実行でき、障害が検出されると検出レポートが自動的に生成される。かつては完了するまで数カ月を要したO&Mは、今ではわずか数分で実現することができる。 

Huaneng Dongfang Power Plant:3年にわたりインテリジェント化を進め、さらに強力に
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2019年にSmart I-V Curve Diagnosisがバージョン3.0にアップグレードされ、100MWのPVプラントの全てのPVストリングを15分以内に検出できるようになった。さらにAIと機械学習技術が統合され、Smart I-V Curve Diagnosisの経験が組み込まれ、障害モデルが最適化された。これまで、ファーウェイのSmart I-V Curve Diagnosisは5GWを超える設備に適用され、その性能が認められてきた。ファーウェイは、高い診断精度を提供する唯一のTUV認定ベンダーでもある。

プロジェクト終了後も、HuanengはファーウェイとスマートPVプロジェクトの取り組みを続けており、合計規模は1GWを超え、FusionSolar Management Systemのプロジェクトの80%以上を展開してきた。Huaneng Groupとファーウェイは2019年8月8日、PVプラントでのAI技術のより一層の統合を促進し、グリッドパリティー時代におけるベンチマークPVプラント建設のさらなる技術的進歩を促進するための長期的なパートナーシップを確立する戦略的協力協定に署名した。

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ソース: Huawei
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