光伏发电系统数据采集规范指南

ICSFORMTEXT31-030FORMTEXTL90FORMTEXT     T/CPIAXXX—FORMTEXT202XFORMTEXT     光伏发电系统数据采集规范指南Guidelinesofdatacollectionspecificationsforphotovoltaicpowerplantsystems（征求意见稿）（2021-10-22）202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施中国光伏行业协会   发布CPIAXXX—202X光伏发电系统数据采集规范指南范围本文件规定了光伏电站监控系统数据的采集要求，内容包括：术语和定义、数据采集范围、数据布点、测试设备要求、测试设备运维、采集系统要求、数据处理方法、数据分析等相关要求。本文件适用于容量超过50MWp的新建大型地面太阳能光伏发电站。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2421.1电工电子产品环境试验概述和指南GB/T2423.3电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.60电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验U：引出端及整体安装件强度GB/T30153-2013光伏发电站太阳能资源实时监测技术规范GB/T31163-2014太阳能资源术语术语和定义下列术语和定义适用于本文件。太阳能光伏发电站监控系统photovoltaicPowerPlantMonitoringSystem是指将光伏电站的逆变器、汇流箱、辐照仪、气象仪、电表等设备通过数据线连接起来，用光伏电站数据采集器进行这些设备的数据采集，并通过GPRS、\t"/item/%E5%85%89%E4%BC%8F%E7%94%B5%E7%AB%99%E7%9B%91%E6%8E%A7/_blank"以太网、WIFI等方式上传到\t"/item/%E5%85%89%E4%BC%8F%E7%94%B5%E7%AB%99%E7%9B%91%E6%8E%A7/_blank"网络服务器或本地电脑，使用户可以在互联网或本地电脑上查看相关数据，方便电站管理人员和用户对光伏电站的运行数据查看和管理。数据范围dataRange是指监控系统的采集及计算的设备以及数据点位。数据构成dataComposition是指监控系统采集以及用于计算的数据类型。数据频次dataFrequency包含数据采集频率以及数据输出频率。设备时钟deviceClock即要求不同设备的时钟差异范围。数据应用dataApplication即要求监控系统的数据展示以及基本分析功能。数据采集范围电站监控系统包含气象数据及光伏发电站发电数据。气象数据容量超过50MWp的光伏电站均要设立气象站，采集辐照、温度、风速风向、湿度、降雨量。辐照采集水平辐照及倾角辐照，倾角辐照角度为电站设计角度。温度采集环境温度及组件温度，环境温度放置于空气中，每种类型组件采集四个位置组件，均牢靠粘贴于组件背板中心。风速风向、湿度、降雨量均参考相关国家及行业标准。发电数据各段设备均要将发电相关数据传入至监控系统，包括光伏逆变器、交/直流汇流箱、变压器、电表等主要发电设备。逆变器数据包括各支路直流输入电流、电压、功率、累计发电量，交流输出电流、电压、功率、累计发电量、功率因数、电网频率、开机状态。交/直流汇流箱要求采用具有数据采集功能的汇流箱，数据包括各支路输入电流、电压、功率、累计发电量，输出电流、电压、功率、累计发电量。变压器数据包括低压侧及高压侧电流、电压、功率、累计发电量、功率因数、电网频率。其他逆变器须配置手动IV曲线扫描功能。若电站采用转动支架，角度信息则通过增加角度传感器或直接采集跟踪支架须上传至监控系统。数据布点气象站布置气象站布置数量电站容量ABC0-100MWp——1100-200MWp——1200-500MWp—21500WMp-1000MWp4211000MWp以上542单气象站设备清单设备名称ABC备注自动太阳跟踪仪●——用于搭载直射辐照仪与散射辐照仪直射辐照仪●———水平辐照仪●●●—散射辐照仪●--—倾角辐照仪●●●与电站固定支架设计角度相同全功能天气传感器●●●至少包括温度、湿度、降雨量、风速风向等气象信息天空摄像头●———P型晶硅参考片●●——N型晶硅参考片●●——正反面辐照仪●●——灰尘传感器●●——组件温度传感器组件温度传感器用于采集组件运行温度，采用贴片式温度传感器，可采用PT100、T-type热电偶，或其他量程在组件工作范围内的温度传感器。选择支架中间位置组件，贴于组件中间位置，若组件为双面组件，则贴于组件中间位置空白处，若单面组件，则直接贴于组件中间位置电池片上。电站内不同类型不同厂家组件至少设置一组温度传感器。辐照计辐照测试，选择热电堆辐照计或与组件材料相同的参考片测试辐照。单面组件只布置正面辐照计，双面组件布置正反两面辐照计。辐照计布置在线式IV测试仪每种组件至少设置4块组件及1个组串在线式IV测试仪，选择地势平坦无遮挡位置，组件IV测试仪与组串IV测试仪测量同一串组件。测试组串位于支架最上排，挑选平坦位置测试对象。逆变器测量箱测量逆变器各路输入及输出电流、电压、功率，可以采用逆变器本身数据，也可另外增加设备。角度传感器测量季节可调支架、平单轴支架、斜单轴支架、垂直轴支架等各类旋转支架角度，可直接接入支架运行信息，也可重新安装设备。设备布置不同电站等级测试设备布置要求测试设备名称ABC组件温度传感器●●-辐照计●●●在线IV测试仪●——逆变器测量箱●——角度传感器●●—测试设备要求自动太阳跟踪仪自动太阳跟踪仪设备要求主动跟踪时：指向精度≤0.02°扭矩≥20Nm有效负载≥20kg角速度≥5°/s角角速度≥3.6°/s防护等级≥IP65信号输出RS485接口、以太网接口输出保护功能须带有物理限位停止功能其他要求带有跟踪平台和水平平台，至少带有两个遮挡小球辐照仪辐照仪设备要求适用类型直射、水平、散射、倾角辐照仪光谱范围200-4000nm辐照测量范围0-1600W/m2视角范围5°（≤±0.5°）零点漂移≤1W/m2不稳定性≤0.5%非线性≤0.2%日累计不确定性≤1%防护等级≥IP67信号输出RS485Modbus输出保护功能附带强制通风设备全功能天气传感器全功能天气传感器设备要求采集参数环境温度、相对湿度、风速风向、降雨量、大气压力等环境温度测量范围-30～+40℃环境温度测量精度≤0.5℃相对湿度测量范围0-100%RH相对湿度测量精度≤±2%RH风向测量范围0-360°风向测量精度≤3°风速测量范围0-60m/s风速测量精度≤±3m/s降雨量分辨力≤0.2mm降雨量测量精度≤2%大气压力测量范围30-120kpa大气压力测量精度≤0.05kpa防护等级≥IP66晶硅参考片晶硅参考片设备要求标准要求满足IEC60904-1（2017）光谱响应范围0-1100nm辐照测量范围0-1400W/m2防护等级≥IP66适用性适用于P型晶硅参考片与N型晶硅参考片，其材料与选择晶硅参考片类型相同组件温度传感器组件温度传感器设备要求传感器类型吸盘式，可选择PT100、T-type热电偶或其他类型温度测量范围-30～+80℃测量精度≤0.3mm℃防护等级≥IP66在线式IV测试仪在线式IV测试仪设备要求量测方式四线式量测时序可同时测量或顺序测量（可选择）IV曲线测量方向可正扫或反扫(可选择)测试数据点短路电流、开路电压、最大功率、组件在线效能、工作电流、工作电压、组件温度数据采集点≥1000点IV扫描时间≤0.5s在线切换时间≤0.3s扫描频率≥10min/次数据存储≥32G，可至少储存一个月数据防护等级≥IP65组件IV测试仪：电压测量范围≥0-100V电流测量范围≥0-20A功率测量范围≥0-800W测试精度等级0.2%FS组串IV测试仪：电压测量范围≥0-1500V电流测量范围≥0-20A功率测量范围≥0-15kW测试精度等级0.2%FS光伏逆变器测量箱光伏逆变器测量箱设备要求测量位置MPPT单元、逆变器交流测符合标准GB/T12325-2008电能质量

供电电压偏差GB/T15543-2008电能质量

三相电压不平衡GB/T15945-2008电能质量

电力系统频率偏差GB/T14549-1993电能质量

公用电网谐波测量系统霍尔式测量传感器，单独系统直流电压测量范围1500Vdc直流电流测量范围50Adc交流电压测量范围1000Vac交流电流测量范围200Aac测试精度≤0.2%同步率≤1ms采样率≥10kHz输入输出输入回路为12路，输出为单回路系统组成直流输入单元信号转换单元保护单元电源单元信号调理单元数据采集单元数据处理单元通讯单元交流输出单元测试设备运维气象站维护要求A、数据观察现场运维人员每天查看数据监控后台，或根据监控后台告警信息，了解所有气象设备当前的运行情况，若发现气象设备采集数据异常（值为零、死值、监控系统标记红色的数据等），对所有异常问题进行统计并到现场进行核查，找出问题的根源，并详细记录问题。若是设备故障，及时更换备品备件；若是接线问题，重新进行接线；B、维护内容主要包括气象设备的日常清洁和定期维护，定期维护重点检查气象设备的安装角度，若角度有问题及时进行维护，确保所有气象设备保持水平或与设计倾角相符。C、维护频次气象站的所有气象设备的日常清洁和定期维护频率为一周两次，并同步进行。若遇见特殊天气，如沙尘暴、下雨和降雪天气，不进行维护，待天气晴好后要及时清洁和维护所有气象设备。维护要求气象站维护设备日常清洁定期运维备注辐照仪玻璃表面保持清洁：a.使用试镜布；b.使用酒精或蒸馏水擦拭；c.纪录所有清洁动作;d.清洁过程不能影响设备固定的角度。1.确保设备保持水平或与设计倾角相符；2.确认底部干燥剂状态；3.确保外罩扣紧无松脱；4.确保电气接线；5.确保安装稳固。—晶硅参考片1.确保设备保持水平或与设计倾角相符；2.确保电气接线;3.确保安装稳固。—直射辐照仪1.确认底部干燥剂状态;2.确保直辐照仪对准太阳;3.确保电气接线;4.确保安装稳固。—天空摄像头1.确保设备保持水平(利用仪器自带水平仪);2.确保电气接线;3.确保安装稳固;4.确认LED灯警示状态5.确认底部干燥剂是状态。—全功能气象传感器1.目视判断传感器是否脏污，若有脏污沉积及时进行处理。1.听设备风扇运作情况，来判断传感器是否故障，若故障，及时进行维修或更换。—辐照仪通风设备1.定期（半年）清洗/更换滤网。可以使用厂家附带备用品替换1.确保外罩扣紧无松脱;2.确保电气接线;3.确保安装稳固。—太阳跟踪仪1.确认电气接线和传感器正常;2.确保需对正太阳设备仍然准确对准(太阳感应器,直辐照仪,光谱仪);3.冬天需加上防冻护罩(仅有齿轮驱动需要)1.确保阴影遮挡设备保持遮挡；2.确保所有设备保持水平(利用仪器自带水平仪)；3.确保平台与底座螺丝稳固，确保底座与机身螺丝稳固；4.确保电气接线。*安装后第一个冬天请密集检查设备状况!测试设备维护要求A、数据观察现场运维人员每天查看数据监控后台，或根据监控后台告警信息，了解所有测试设备当前的运行情况，若发现测试设备采集数据异常（值为零、死值、监控系统标记红色的数据等），对所有异常问题进行统计并到现场进行核查，找出问题的根源，并详细记录问题。若是设备故障，及时更换备品备件；若是接线问题，重新进行接线；B、维护内容主要包括逆变器测量箱主要是对箱体密封情况、接线情况、以及对数据采集进行检测和和维护；组件（组串）在线IV测试的接线情况以及MC4接头接线情况进行检查和维护。C、维护频次所有测试设备日常运维频率为每个月一次，定期运维每半年一次。若遇到特殊天气，如沙尘暴、大风、大雨和强降雪等天气，不进行维护，待天气晴好后要及时对所有测试设备进行维护。维护要求测试设备维护要求设备日常运维定期运维后台查看备注测量箱：包括组串逆变器测量箱、集中式逆变器测量箱、直流汇流箱测量箱、交流汇流箱测量箱a.检查测量箱箱体密封情况b.检查测量箱接线是否牢固c.检查测量箱内是否积灰或污染a.万用表抽测（5%比例）测量性的电流，电压，与电表数据进行对比b.红外热像仪测试测量箱接线处温度。c.紧固接线a.查看数据是否存在0值、死值和明显偏大偏小的值；b.对同一系统的几个数据进行对比，偏差较大的及时去现场排查a.若电表与万用表测量值偏差0.5%以上，上报技术公司;b.若温度超过80度，重新整理接线c.明显偏大偏小的值：监控系标记的红色数据。死值：查看历史曲线是一个恒定不变的值。IV测试仪：包括组件式IV测试仪、组串式IV测试仪a.查看IV测试仪工作灯号及POE供电交换机灯号状态b.目测POE测量箱密封情况。c.查看MC4接头牢固情况a.紧固组件MC4接头。

b、红外热像仪测试测量箱接线处温度。a.检查测试IV曲线是否完整b.对同一系统的几个数据进行对比，偏差较大的及时去现场排查a.若灯号异常，重新插拔网线使通讯恢复。b.若温度超过80度，重新整理接线传感器维护要求A、数据观察现场运维人员每天查看数据监控后台，或根据监控后台告警信息，了解所有传感器当前的运行情况，若发现传感器采集数据异常（值为零、死值、监控系统标记红色的数据等），对所有异常问题进行统计并到现场进行核查，找出问题的根源，并详细记录问题。若是设备故障，及时更换备品备件；若是接线问题，重新进行接线；B、维护频次组件温度传感器、角度传感器的日常运维频率为两个月一次。维护要求传感器维护要求设备日常运维定期运维后台查看备注组件温度传感器a.传感器是否脱落b.传感器贴片与背板间是否有空隙c.胶带是否固定牢固，后期是否存在脱落的风险d.现场接线是否断对所有组件背板温度传感器进行重新粘贴固定a.查看温度数据是否存在0值、死值和明显偏大偏小的值；b.对同一系统的几个温度传感器数据进行对比，偏差较大的及时去现场排查明显偏大偏小的值：监控系标记的红色数据。死值：查看历史曲线是一个恒定不变的值。偏差定为±3℃角度传感器a.传感器是否脱落b.传感器下表面与组件平面是否平行c.传感器x方向是否指向南北向，y方向是否指向东西向d.是否存在接线断落问题a.使用角度仪对所有传感器的安装方位和角度进行调节，使传感器下表面与组件平面平行，x方向指向南北向，y方向指向东西向b.对所有传感器螺丝进行重新紧固a.查看角度数据是否存在死值和明显偏大偏小的值；b.对同一类型支架的几个角度传感器数据进行对比，偏差较大的及时去现场排查明显偏大偏小的值：监控系标记的红色数据。死值：查看历史曲线是一个恒定不变的值。偏差定为±5° 采集系统要求数据频率监控数据包括直接采集数据及处理数据，所有设备（不包含IV曲线扫描数据）采样周期均为10s，得到原始数据，取5分钟平均值作为5分钟整编数据点，常规数据报表输出及常规分析以5分钟整编数据点为基础。设备时钟电站内所有设备均以北京时间为始终基准，最大偏差不超过100ms。上传数据气象站系统气象站采集数据设备名称数据名称单位自动太阳跟踪仪太阳瞬时方位角度（°）太阳瞬时高度角度（°）辐照仪

辐照仪晶硅参考片

高精度晶硅参考片瞬时辐照W/m^2当日累计辐照

当月累计辐照

当年累计辐照kWh全功能天气传感器环境温度摄氏度（°C）相对湿度%RH气压kpa风向度（°）风速m/s降水量mm测试设备测试设备采集数据设备名称数据名称单位逆变器测量箱直流电流A直流电压V交流电流A交流电压V逆变器效率%在线式组件IV测试仪

在线式组串IV测试仪IscAVocVPmaxWImppAVmppVIdcAVdcVPdcW组件温度摄氏度（°C）系统构成建立采集柜和总服务器。采集柜管辖其区域内所有上传的信号点，所有数据每秒采集1次，要求采集时间偏差不超过0.1s，每半小时形成一个数据文件上传到总服务器中，采集柜内数据为原始数据，不做任何剔除，直接上传到总服务器中。数据处理方法在数据应用之前，要对采集到的数据进行整理，对异常数据进行剔除。数据剔除须通过阈值及离散判定。1、阈值判定：对超过测试设备阈值的点剔除，判定范围能够调整设定；2、离散判定：对同类发电及测试设备不同数据点做中值，以中值作为基准，对过大或过小数据剔除，数据范围可以设定。数据分析数据采集通过一定的算法形成相应报表及可视化展示成果。气象分析功能监控系统至少包括以下气象分析功能辐照度计算：从辐照计中导出累计辐照或通过瞬时辐照积分得到，形成水平/倾角日、月、年累计辐照。温度计算：以瞬时温度计算日平均温度（倾角辐照度大于50W/m2），计算日最高/低温度，以辐照为区间计算日、月、年平均温度如下表所示。组件