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

AsiaNet 82591 （0109）

【海口（中国）2020年1月21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。

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-a

▽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。

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-b

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。

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-c

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。

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-d

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。

ソース：Huawei

画像添付リンク：

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356082

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356085

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356086

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356087

Huaneng Dongfang Power Plant: Intelligent for Three Years, Still Going Strong

PR82591

HAIKOU, China, Jan. 21, 2020 /PRNewswire＝KYODO JBN/ --

Three years ago, the Huaneng Company and Huawei jointly digitalized the

Dongfang Power Plant. As the first PV project to be digitalized, it is worth

looking back to see how the new technology has bolstered performance.

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-a

20% Higher Energy Yield

The project was initiated on June 30, 2016 for grid-tied power generation. It

adopted the 280 Wp monocrystalline PV modules, as stipulated in the PV Top

Runner Program, and Huawei's Smart PV Solution. The project jumpstarted the

phenomenon of digitalization and intelligentization to PV plants. Since Huaneng

Hainan Clean Energy's power plant was enriched with intelligent capabilities,

the energy yield and O&M indicators have skyrocketed to historic levels.

In 2017, when the utilization hours was designed to reach 1319, actual

comprehensive utilization hours reached a staggering 1483, exceeding the

planned value by 12.43%. In that same year, on-grid energy was 19.14 million

kWh, 19.77% higher than the planned energy yield (15.98 million kWh), with an

annual average performance ratio (PR) of 84.58%.

In 2018, on-grid energy reached 19.05 million kWh, with 1476.7 utilization

hours, and PR of 84.43%.

In 2019, on-grid energy increased to approximately 20.56 million kWh, with

utilization hours reaching 1594.07, and PR at 85.3%, an industry-leading figure.

The Dongfang Power Plant of Huaneng Hainan Power Inc. was recognized as a

5A-level PV plant for two consecutive years, 2017 and 2018, according to

national evaluations and key statistical indicators. The plant's average annual

PR exceeded 84.43%, and the failure rate was close to zero over the course of

three years. In addition, the annual energy yield exceeded the planned value by

approximately 20%.

2019 witnessed key breakthroughs. The annual solar irradiance of Huaneng

Dongfang Power Plant ranges from 502 x 10^4 kJ/m2 to 586 x 10^4 kJ/m2, but it

still managed to generate 20.56 million kWh of power in a single year, with

1594 utilization hours, a record performance.

Seven Technologies behind the Soaring Energy Yield

So why does the energy yield of Huaneng Dongfang Power Plant keep climbing? The

answer lies with seven key technologies.

1.  Multiple MPPTs to Ensure a High Energy Yield

PV module mismatch is usually caused by PV module attenuation, direction, and

shading in the morning and at sunset. In Hainan, PV modules may be mismatched

due to the shading caused by cloud and bird droppings, and the water stains on

PV modules following heavy rain. All of these contribute to undermining energy

yield considerably.

To tackle the problem, the project utilizes Huawei smart string inverters. This

solution involves connecting two strings to a single MPPT circuit, and

configuring each megawatt with 80 MPPTs. When compared with the central

inverter, Huawei's technology minimizes PV string mismatch, dramatically

improving system efficiency.

2.  Wide Operating Voltage Range to Extend the Power Generation Time

As the PV string MPPT features a wide operating voltage range, this in turn

enables a longer operating time for the solar inverters, extending the power

generation time, and further improving the overall efficiency of the power

plant.

Huawei smart string inverters use a bipolar topology, which enables the output

voltage of each PV module to pass through the DC voltage boost circuit. When DC

input voltage is low, the voltage can be boosted to meet the requirements of

the bus capacitor. Therefore, the MPPT operating voltage can range from 200 V

to 1000 V. By contrast, the central inverter uses a unipolar topology, and the

MPPT operating voltage only ranges from 520 V to 1000 V. Therefore, Huawei

smart string inverters can work for a longer period of time and generate more power.

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-b

+ No Vulnerable Component = O&M Free

Simplicity is an important principle in the smart PV design. Simple networking

design provides for fewer fault points and lower fault probability throughout

the system. Huaneng Dongfang Power Plant has been running for three and a half

years, and has maintained a failure rate of close to zero even in heated,

high-temperature environments, characterized by high salt mist as well.

The availability of Huawei string inverters has been verified to be 99.996%,

according to onsite tests conducted by TUV.

Prior to their launch, Huawei solar inverters were reportedly required to pass

more than 1400 tests conducted by the Global Compliance and Testing Center

(GCTC) to account for scenarios ranging from salt mist and corrosive wet dirt,

to lightning strikes and high altitude environments, with temperatures from

-60C to +100C, ensuring their stable operation across a diverse range of

unfavorable environments. The simple design ensures that the PV plant remains

reliable over the long-term.

4.  Anti-PID Technologies Prevent Losses and Ensure Safety.

Huaneng Dongfang Power Plant is located only 220 m from the coast. Therefore,

the PV modules have continually operated in high-temperature and high-humidity

environment, in which potential induced degradation (PID) is more frequent.

To resolve this challenge, anti-PID modules are placed in communications boxes.

They automatically adjust the output voltage based on the solar inverter

voltage, and inject voltage between the phase wire and the ground cable from

the AC virtual neutral point to balance the voltage between PV- and the ground,

thereby preventing PID from effecting them.

More importantly, Huawei's latest PID suppression technology utilizes

proprietary technology to build a virtual neutral point through solar inverter

circuits. Compared with traditional solutions that use resistors or inductors

to build the neutral point, Huawei's PID suppression technology represents a

major upgrade, reducing compensation loss and making the compensation process

safer. The result is an increased energy yield by more than 2%, and the support

for a larger array of more than 5 MW.

5.  Reduced Costs via the Replacement of RS485 and Optical Fibers With PLC and Wireless 4G.

For communication transfer, Huaneng Dongfang Power Plant uses PLC in place of

RS485, reducing the investment required for communications cable deployment and

construction. In addition, the wireless 4G private network has replaced optical fibers.

By applying this technology, deployment and commissioning can be completed

within two weeks, without the need to dig trenches or bury optical cables. A

single PV plant can cover a maximum of 10 km2 on the ground, enabling fast

deployment and mobile O&M. Though the power plant is located in a remote area

with a weak public network signal, the signal for the wireless private network

is robust, ensuring reliable onsite communications. O&M personnel are able to

use wireless terminals to make video calls with the central control room.

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-c

6.  Discrete Rate Analysis for Pinpointing Faults

Discrete rate analysis serves as a powerful tool for improving O&M efficiency.

In this project, discrete rate analysis is used to accurately detect faulty PV

strings, facilitating onsite inspection by O&M personnel. With the analysis,

personnel are able to repair low-efficiency PV strings in a timely manner,

ensuring that each PV string in the power plant remains free of defects for an

extended period of time.

Thus far, projects that have adopted this technology have exceeded 20 GW. The

application of discrete rate in resolving onsite faults has helped ensure the

stable operation of the PV plant.

7.  Smart I-V Curve Diagnosis for Determining Causes for Faults by Remote Control

Smart I-V Curve Diagnosis has proved to be extremely effective when implemented

at the Huaneng Dongfang Power Plant. The scanning for PV string faults of a

12.9 MW PV plant with 1920 PV strings, can be completed within 4 minutes, such

as hot spots, cracks, and diode short circuits, enabling precise onsite troubleshooting.

The detection can be performed online, and a detection report is automatically

generated when faults are detected. The O&M that once required months to complete,

can now be fulfilled within mere minutes.

Photo - https://photos.prnasia.com/prnh/20200120/2696817-1-d

In 2019, Smart I-V Curve Diagnosis was upgraded to version 3.0, and all PV

strings for a 100 MW PV plant can now be detected within 15 minutes. In

addition, AI and machine learning technologies were integrated to incorporate

the experience of Smart I-V Curve Diagnosis and optimize the fault models. Up

till now, Huawei's Smart I-V Curve Diagnosis has been applied to more than 5 GW

installations, and garnered recognition for its performance. Huawei is also the

only TUV-certified vendor to provide diagnosis accuracy with a high degree of precision.

After the conclusion of the project, Huaneng has continued working with Huawei

on smart PV projects, with a total scale in excess of 1 GW, and having deployed

more than 80% of the projects in the FusionSolar Management System. On August

8, 2019, Huaneng Group and Huawei signed a strategic cooperation agreement, for

the establishment of a long-term partnership to promote the further integration

of AI technologies in PV plants, and facilitate further technological progress

for benchmark PV plant construction in the grid parity era.

SOURCE: Huawei

Image Attachments Links:

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356082

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356085

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356086

http://asianetnews.net/view-attachment?attach-id=356087