淺談光伏電站設(shè)備的可靠性

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摘要：基于統(tǒng)計(jì)冀北區(qū)域多個(gè)光伏發(fā)電站的組件、匯流箱、直流柜、逆變器、高壓柜、SVG等設(shè)備運(yùn)行的情況，分析不同廠家、不同系統(tǒng)的設(shè)備故障、發(fā)電量、運(yùn)行可靠性等技術(shù)指標(biāo)的對比數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電站；匯流箱；直流柜；逆變器；運(yùn)行可靠性

1光伏發(fā)電設(shè)備的可靠性

1.1組件

從收集的各光伏電站故障數(shù)據(jù)分析來看，組件易出現(xiàn)的絕大多數(shù)故障為斷線、虛接類故障，極少數(shù)為接線盒燒毀、防反二極管損壞、玻璃碎裂等故障。每年因組串?dāng)嗑€、虛接類故障而影響發(fā)電容量最高可達(dá)5.3%，最低達(dá)1.8%。斷線、虛接類故障大多數(shù)（90%以上）出現(xiàn)在組件插頭與電纜的連接處，主要受施工工藝不良影響導(dǎo)致連接不緊實(shí)、絕緣受損、MC4虛接等問題，最后演化成故障。另外，經(jīng)常出現(xiàn)的異常情況還有組件間互相遮擋，組件受遮擋影響導(dǎo)致的功率及壽命損失相對較大，應(yīng)高度重視，及時(shí)消除各類遮擋物。反饋：（1）與組件連接的電纜宜選用軟銅線電纜，不宜選用硬銅線電纜，以便連接緊實(shí)。（使用軟銅線連接的光伏電站，組件斷線、虛接燒損的故障發(fā)生率低于使用硬銅線連接的光伏電站，前者約為后者數(shù)量的一半）（2）減少M(fèi)C4插頭環(huán)節(jié)的使用，改為與電纜直連的方式或使用防水接線端子盒方式，MC4插頭應(yīng)盡量選用組件廠家原廠產(chǎn)品。

1.2匯流箱

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，匯流箱出現(xiàn)的故障多數(shù)為通信故障、保險(xiǎn)損壞等類型，少數(shù)類型為防雷器、斷路器故障，匯流箱總體故障發(fā)生率不高，對發(fā)電系統(tǒng)的影響較低。保險(xiǎn)損壞故障原因較多，主要可歸為接觸不良燒損、組件短路熔斷、保險(xiǎn)質(zhì)量問題三類。目前各電站暫無徹底解決保險(xiǎn)燒壞問題的方法，日常維護(hù)工作中應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)更換。如果因保險(xiǎn)自身問題頻繁燒壞，可以嘗試去掉保險(xiǎn)環(huán)節(jié)。另外，數(shù)據(jù)顯示匯流箱通信故障發(fā)生率較高，主要集中在夏季。通信故障原因主要為雷電波導(dǎo)致的電源模塊、測控模塊、串口板等硬件損壞，問題處理較為費(fèi)事費(fèi)力。隨著設(shè)備廠家對產(chǎn)品的不斷升級，抗雷電感應(yīng)能力不斷提升，匯流箱通信的穩(wěn)定性也不斷得到提升。反饋：（1）對雷電發(fā)生率較高的區(qū)域，應(yīng)重視匯流箱及通信設(shè)備的防雷措施，應(yīng)選用防雷特性好的匯流箱及通信設(shè)備廠家。（2）對老舊的匯流箱設(shè)備，通過在匯流箱側(cè)及串口側(cè)加裝防雷模塊可以有效防止雷電感應(yīng)導(dǎo)致的設(shè)備頻繁損毀，增強(qiáng)通信穩(wěn)定性。（3）匯流箱應(yīng)充分保證匯流功能，其他保護(hù)、通信、監(jiān)測等功能應(yīng)盡可能減少，以增強(qiáng)匯流箱的耐用性。

1.3直流柜

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，各廠家及不同類型的直流柜故障數(shù)量均較低，每年故障發(fā)生數(shù)量在個(gè)位數(shù)內(nèi)，整體運(yùn)行較穩(wěn)定。直流柜發(fā)生故障頻率最高的是防反二極管過熱故障，原因多為二極管散熱不良，性能降低，電阻升高，長期如此最終成為不可逆的高電阻，導(dǎo)致過熱燒壞。反饋：（1）直流柜防反二極管應(yīng)選擇散熱好、性能好的大廠家設(shè)備。（2）頻繁發(fā)生防反二極管過熱故障的，應(yīng)考慮去掉防反二極管環(huán)節(jié)。

1.4逆變器

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，市場上主流逆變器廠家陽光電源、上能電氣、特變電工、華為等在冀北地區(qū)各光伏電站均有應(yīng)用，不同類型的逆變器，如集中式、組串式、模塊化等也有較廣泛的應(yīng)用。其中上能電氣艾默生SSL0500B型模塊化逆變器故障發(fā)生率最高，且故障處理成本高，應(yīng)減少在環(huán)境惡劣及大容量光伏發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用。陽光電源SG500MX型集中式逆變器故障發(fā)生率次之，故障類型多為接觸器故障，其中LS公司生產(chǎn)的同批次接觸器出現(xiàn)了共性問題，經(jīng)廠家檢測確認(rèn)后可進(jìn)行免費(fèi)更換。西安特變電工TBEA-GC-500KTL型集裝箱式逆變器故障發(fā)生率最低，運(yùn)行穩(wěn)定。華為SUN2000-36KTL組串式逆變器故障發(fā)生率也相對較低，運(yùn)行較為穩(wěn)定。

2升壓站設(shè)備可靠性

2.1箱式變壓器

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，各廠家及各類型箱變整體運(yùn)行都比較穩(wěn)定，偶爾出現(xiàn)分接開關(guān)滲漏油等故障。在春季高負(fù)荷、冬季溫度低等特殊時(shí)期應(yīng)重點(diǎn)加以關(guān)注，應(yīng)加強(qiáng)巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理，防止出現(xiàn)長期漏油導(dǎo)致變壓器燒壞的問題。

2.2集電線路

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，集電線路選擇直埋電纜的方式運(yùn)行穩(wěn)定性要高于架空線路。集電線路故障發(fā)生率整體較低，主要故障類型為電纜頭絕緣故障、銅鋁線夾斷裂等。電纜頭絕緣故障的原因主要是施工工藝不良、電纜頭做法錯(cuò)誤、電纜頭受潮等，電纜頭受潮放電是產(chǎn)生絕緣擊穿的誘因。通過在箱變內(nèi)部增加除濕裝置及使用有經(jīng)驗(yàn)、口碑好的公司來制作電纜頭，可有效增強(qiáng)電纜頭運(yùn)行的穩(wěn)定性。架空線路發(fā)生故障類型最多的是銅鋁線夾斷裂故障，預(yù)防銅鋁線夾斷裂故障時(shí)，應(yīng)使用增強(qiáng)型銅鋁線夾，并增加固定螺栓排數(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以重視和改進(jìn)。

2.3高壓開關(guān)

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，各廠家及各類型高壓開關(guān)故障發(fā)生率均較低，運(yùn)行比較平穩(wěn)。出現(xiàn)的主要故障類型是開關(guān)柜內(nèi)臟污受潮，產(chǎn)生了放電現(xiàn)象。日常維護(hù)應(yīng)保持配電室衛(wèi)生干燥，結(jié)合預(yù)防性試驗(yàn)定期對套管、母線等進(jìn)行清掃。

2.4靜止無功發(fā)生器SVG設(shè)備

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，靜止無功發(fā)生器（StaticVarGenerator，SVG）設(shè)備出現(xiàn)故障的情況時(shí)有發(fā)生。冀北電網(wǎng)對SVG設(shè)備運(yùn)行管理非常嚴(yán)格，SVG停運(yùn)時(shí)要求陪停相應(yīng)容量的發(fā)電單元，因此應(yīng)高度重視SVG設(shè)備的運(yùn)行情況。綜合各電站、各廠家SVG設(shè)備運(yùn)行情況，其中上海思源電氣生產(chǎn)的SVG運(yùn)行穩(wěn)定性最好，且具有冗余性，發(fā)生故障時(shí)，可以旁路運(yùn)行，能及時(shí)避免光伏單元陪停。南京南瑞、特變電工生產(chǎn)的SVG運(yùn)行穩(wěn)定性相對較差，不具備冗余性。各廠家SVG發(fā)生故障最多的類型是功率模塊故障，因此應(yīng)及時(shí)采購配套的功率模塊作為備件，以便出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)處置。反饋：（1）采購階段，應(yīng)優(yōu)先采購具備冗余性的SVG，在某一功率模塊故障時(shí)，可以及時(shí)旁路運(yùn)行，增強(qiáng)設(shè)備可靠性。（2）場站應(yīng)及時(shí)采購一臺(tái)配套的功率模塊作為備件，以便在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)處置，防止陪停棄光。

2.5自動(dòng)化保護(hù)設(shè)備

從收集的數(shù)據(jù)分析來看，各光伏電站保護(hù)自動(dòng)化設(shè)備整體運(yùn)行比較平穩(wěn)。其中南京南瑞保護(hù)設(shè)備應(yīng)用最多，且較少發(fā)生故障及保護(hù)誤動(dòng)情況。自動(dòng)化設(shè)備故障數(shù)量較少，但設(shè)備改造普遍較多，主要是按冀北電網(wǎng)電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全要求進(jìn)行的改造升級，包含非國產(chǎn)設(shè)備的改造、計(jì)算機(jī)信息化系統(tǒng)的改造、非法訪問的改造、光功率改造、安防設(shè)備改造等。

3結(jié)語

隨著光伏發(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼的逐步下降，光伏發(fā)電上網(wǎng)價(jià)格趨于平價(jià)，光伏發(fā)電企業(yè)生存經(jīng)營的壓力不斷增大。如何做好光伏存量資產(chǎn)的經(jīng)營管理及新項(xiàng)目的效益擴(kuò)展更顯得更加重要[1-8]。本文從不同電站收集的數(shù)據(jù)整理分析得出的一些結(jié)論及經(jīng)驗(yàn)反饋，可以為存量光伏電站的檢修維護(hù)管理以及新增光伏項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)投資效益最大化提供較好的借鑒。

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作者：高新杰 單位：國家電投河北電力有限公司承德分公司