農(nóng)村分布式光伏電站運(yùn)維技術(shù)探討

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隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生活水平的日益提高，節(jié)能環(huán)保成為全社會(huì)的責(zé)任和共識(shí)。分布式光伏發(fā)電作為清潔能源也走進(jìn)了千家萬戶。但是要做好分布式光伏電站的日常運(yùn)維卻很不容易。筆者從事基層光伏電站建設(shè)運(yùn)維多年，現(xiàn)結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)農(nóng)村分布式光伏電站運(yùn)維要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，分享給大家。

1光伏電站存在的問題

光伏電站系統(tǒng)由組件（太陽能電池組件，本文簡稱組件）、逆變器、匯流箱、配電箱、支架和連接導(dǎo)線等組成。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響電站運(yùn)行，輕則損失發(fā)電能量，重則引起火災(zāi)造成重大損失。據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，光伏電站系統(tǒng)故障中組件、逆變器、匯流箱等直流側(cè)設(shè)備故障占比高達(dá)90.18%，電纜、變壓器、土建、升壓站等交流側(cè)設(shè)備故障占比9.82%。

1.1質(zhì)量問題

質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，產(chǎn)品設(shè)備質(zhì)量問題和施工安裝質(zhì)量問題。產(chǎn)品質(zhì)量問題主要有：組件翻新、功率虛標(biāo)，太陽能電池板以次充好、衰減嚴(yán)重；逆變器輸出功率不足、老化；混凝土標(biāo)號(hào)選錯(cuò)、澆筑尺寸不足；支架材料誤差大，鍍鋅層鋅量不夠；線纜低配，載流量不足；配電設(shè)備使用混亂，元器件不符合標(biāo)準(zhǔn)等。施工安裝質(zhì)量問題主要有：施工安裝過程中基礎(chǔ)振搗不到位，鋼筋籠綁扎不標(biāo)準(zhǔn)，支架螺栓安裝節(jié)點(diǎn)不到位，線纜連接不規(guī)范、接觸不良、虛接，組件安裝不規(guī)范造成隱裂等。

1.2日常管理

（1）遮擋。光伏電站遮擋主要有光伏陣列間遮擋，以及建筑物（女兒墻、煙囪）、高壓線、天線、基站、欄桿、太陽能熱水器、樹木和雜草遮擋等。由于一塊組件中的電池都是串聯(lián)的，每路直流組件的若干組件也是串聯(lián)的，所以遮擋一塊組件，甚至遮擋一塊組件的其中一塊太陽能電池，都會(huì)對(duì)整組組串的功率輸出造成很大的影響。遮擋最典型的后果是熱斑效應(yīng)和腐蝕效應(yīng)。熱斑效應(yīng)。組件遮擋的部分內(nèi)部升溫遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過未被遮擋的部分，容易形成熱斑，使組件燒壞，縮短組件的使用壽命，降低發(fā)電效率。腐蝕效應(yīng)。空氣中的粉塵吸附大氣中呈酸堿性的有害物質(zhì)落在太陽能電池板上，腐蝕其表面。此外還會(huì)使陽光在其表面形成漫反射，使實(shí)際到達(dá)太陽能電池表面的能量變小，發(fā)電效率自然降低。（2）灰塵與積雪?；覊m就是懸浮在空氣的微粒，來源于汽車尾氣、工業(yè)污染、土壤揚(yáng)塵等。組件安裝于室外表面很容易沾染灰塵。不僅是灰塵，鳥糞、沙土、植物樹葉、建筑濺漬、油污等，都會(huì)影響組件的發(fā)電效率。同樣的，雪落在組件上也會(huì)導(dǎo)致組件的陰影遮擋，造成組件發(fā)電能量的損失。當(dāng)組件局部被遮擋時(shí)，被遮擋部分電池片的電流將低于其他電池片。被遮擋部分還會(huì)成為電源的負(fù)載，將電能轉(zhuǎn)換為熱能并產(chǎn)生高溫，發(fā)生“熱斑效應(yīng)”。如果陰影遮擋持續(xù)時(shí)間較長，被遮擋部分電池片長期作為負(fù)載存在，將導(dǎo)致組件熱斑區(qū)域持續(xù)高溫，導(dǎo)致電池片以及接線盒燒毀，甚至可能引發(fā)火災(zāi)。（3）隱患管理。除了遮擋、積雪與灰塵，光伏電站運(yùn)行過程中的安全隱患管理也不容忽視。如光伏電站場區(qū)內(nèi)利用光伏方陣搭建簡易房屋，柴草、雜物胡亂堆放，藤蔓雜草瘋張，藤蔓植物種植和家禽飼養(yǎng)，場區(qū)內(nèi)干草不及時(shí)清理，場區(qū)內(nèi)墳?zāi)刮醇皶r(shí)遷移和增加新墳，配電箱有鳥巢、馬蜂窩、蜘蛛網(wǎng)等。這些隱患管理的忽視，容易引起光伏陣列散熱效果下降，增加系統(tǒng)損耗，降低發(fā)電能量。配電箱內(nèi)昆蟲不及時(shí)清理，容易導(dǎo)致線路短路，造成設(shè)備燒壞，增加電站維護(hù)成本以及造成發(fā)電收益損失。雜物和干草的堆放，以及場區(qū)內(nèi)墳?zāi)沟拇嬖跇O易引發(fā)火災(zāi)，特別是在冬季和清明節(jié)期間。

2光伏電站運(yùn)維的內(nèi)容

2.1日常維護(hù)兩大技能

（1）通過智能電能表對(duì)光伏電站進(jìn)行基本判斷。對(duì)光伏電站的日常維護(hù)，運(yùn)維人員首先要學(xué)會(huì)觀看智能電能表，并通過智能電能表對(duì)光伏電站數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以及對(duì)運(yùn)行是否存在故障進(jìn)行基本判斷。主要是通過電能表屏幕顯示判斷有無市電，通過電能表統(tǒng)計(jì)該電站發(fā)電能量。（2）通過逆變器對(duì)光伏電站進(jìn)行基本判斷。運(yùn)維人員還要學(xué)會(huì)觀看逆變器顯示數(shù)據(jù)，通過顯示數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)逆變器序列號(hào)，統(tǒng)計(jì)該電站發(fā)電能量及功率，通過故障燈判斷電站的運(yùn)行狀態(tài)，通過故障代碼初步判斷故障類型及原因，及時(shí)反饋給運(yùn)維單位，并根據(jù)指令做出基本的操作。

2.2場區(qū)維護(hù)

（1）日常管理要做到每日“一巡視”、一月“兩清洗”，雜物隱患及時(shí)處理。（2）檢查場區(qū)內(nèi)圍欄、安全警示牌、信息公示牌的完整性。（3）對(duì)光伏電站設(shè)備預(yù)防丟失和損壞，防火防盜；非工作人員不得進(jìn)入光伏陣列區(qū)域，對(duì)于家禽、飛鳥以及異物進(jìn)入要及時(shí)驅(qū)趕、清理。（4）每天按時(shí)收聽和記錄當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)，做好光伏電站安全運(yùn)行的事故預(yù)想和對(duì)策。（5）監(jiān)視并記錄電站設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，統(tǒng)計(jì)電站發(fā)電能量，做好光伏電站管理臺(tái)賬。（6）巡視人員對(duì)光伏電站要有基本的故障分析能力，發(fā)現(xiàn)故障要及時(shí)通知電站所屬單位并通知專業(yè)的運(yùn)維單位處理。

2.3組件維護(hù)

（1）定期檢查組件，檢查外露的導(dǎo)線有無絕緣老化、機(jī)械性損壞；組件和支架應(yīng)結(jié)合良好，壓塊應(yīng)壓接牢固。若發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即聯(lián)系調(diào)整或更換組件（如組件外觀存在玻璃破碎，接線盒變形、扭曲、開裂或燒毀，接線端子無法良好連接等）。（2）保持組件表面清潔。組件積塵和積雪，長時(shí)間不清洗或清洗不到位，會(huì)導(dǎo)致太陽能電池板下端積灰，使太陽能電池板出現(xiàn)內(nèi)部嚴(yán)重黑痕、熱斑，導(dǎo)致發(fā)電能量嚴(yán)重不足，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)。清洗一般分手工清洗、高壓水槍清洗、噴淋清洗、專業(yè)清洗設(shè)備清洗等。清洗組件應(yīng)注意以下事項(xiàng)。清洗時(shí)間。一般選擇清晨或者傍晚光照不太強(qiáng)的時(shí)段清洗。因?yàn)榍宄炕蛘甙硖柟廨^弱，電能量損失小。同時(shí)可以避免強(qiáng)光下人為陰影使太陽能電池板發(fā)生熱斑效應(yīng)，避免強(qiáng)光下高電壓、大電流可能對(duì)人體造成的傷害。清洗周期?？筛鶕?jù)組件的臟污程度確定清洗周期，一般每月清洗1—2次，灰塵較多的地方可酌情增加次數(shù)。保證安全。組件和支架有很多鋒利的尖角，在清洗組件時(shí)要特別注意不要被這些尖角剮蹭傷。嚴(yán)禁在大風(fēng)、大雨或大雪氣象條件下清洗組件。其他注意事項(xiàng)。使用柔軟潔凈的布料擦拭組件。只清洗太陽能電池板的正面，不要淋浸到太陽能電池板的背面。不要將水噴射到組件接線盒、電纜橋架上。使用高壓水槍要控制好水壓，避免引起隱裂。惡劣天氣嚴(yán)禁清洗光伏組件，冬季沖洗完成后用抹布擦干表面。溫度太低時(shí)應(yīng)避免沖洗，以防表面結(jié)冰。

2.4逆變器維護(hù)

逆變器不應(yīng)存在銹蝕、積灰等現(xiàn)象。逆變器的散熱環(huán)境應(yīng)良好。逆變器運(yùn)行時(shí)不應(yīng)有較大振動(dòng)和異常噪聲。逆變器上的警示標(biāo)志應(yīng)完整無破損。逆變器風(fēng)扇自行啟動(dòng)和停止的功能應(yīng)正常，風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)不應(yīng)有較大振動(dòng)及異常噪音，如有異常情況應(yīng)斷電檢查。要注意逆變器溫度、聲音和氣味等是否異常。當(dāng)環(huán)境溫度超過40℃時(shí)，應(yīng)采取避免太陽直射等措施，防止發(fā)生超溫故障，延長其使用壽命。逆變器因保護(hù)動(dòng)作而停止工作時(shí)，應(yīng)查明原因，修復(fù)后再開機(jī)。定期檢查逆變器各處接線有無松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)異常立即修復(fù)。通過逆變器查看功率曲線、日發(fā)電能量、總發(fā)電能量，以及通過故障代碼判斷故障。

2.5配電箱維護(hù)

熟悉各電氣設(shè)備的功能和工作原理，牢記配電箱各電氣設(shè)備相關(guān)參數(shù)。配電箱不得存在變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，箱體外表面的安全警示標(biāo)志應(yīng)完整無損，箱體上的鎖應(yīng)啟閉靈活。配電箱內(nèi)斷路器開關(guān)狀態(tài)正常，各接線端子不應(yīng)出現(xiàn)松動(dòng)、銹蝕、變色現(xiàn)象。設(shè)備運(yùn)行無異常響聲，運(yùn)行環(huán)境無異味，測量與計(jì)量表計(jì)顯示正常。

2.6電纜及接頭維護(hù)

電纜的檢查建議每月進(jìn)行1次。電纜不應(yīng)在過負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行，如電纜外皮損壞，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。電纜進(jìn)出設(shè)備處應(yīng)封堵完好，不應(yīng)存在直徑大于10mm的孔洞，否則應(yīng)用防火泥封堵。電纜在連接線路中不應(yīng)受力過大。電纜要可靠綁扎，不應(yīng)懸垂在空中。電纜保護(hù)管內(nèi)壁應(yīng)光滑，金屬電纜管不應(yīng)有嚴(yán)重銹蝕，不應(yīng)有毛刺、硬物和垃圾。電纜接頭應(yīng)壓接牢固，確保接觸良好，接頭出現(xiàn)故障應(yīng)及時(shí)停運(yùn)逆變器，同時(shí)斷開與此逆變器相連的其他組件接頭，才能重新進(jìn)行接頭壓接。

2.7支架維護(hù)

所有螺栓、支架連接應(yīng)牢固可靠。支架表面的防腐涂層，不應(yīng)出現(xiàn)開裂和脫落現(xiàn)象，否則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)刷。支架要保持接地良好，每年雷雨季節(jié)到來之前應(yīng)對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查。主要檢查連接處是否堅(jiān)固、接觸是否良好。在臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣天氣過后應(yīng)檢查光伏方陣整體是否有變形、錯(cuò)位、松動(dòng)。用于固定光伏支架的膨脹螺栓等不應(yīng)松動(dòng)。采取預(yù)制基座安裝的光伏支架，預(yù)制基座應(yīng)放置平穩(wěn)、整齊，位置不得移動(dòng)。支架下端如在屋面固定，應(yīng)定期查看屋面防水是否完整可靠。

2.8防雷接地維護(hù)

防雷接地系統(tǒng)焊接點(diǎn)銹蝕、接地外露部分油漆脫落時(shí)及時(shí)除銹補(bǔ)漆。組件、支架與地面和屋面接地網(wǎng)的連接應(yīng)可靠；光伏方陣接地應(yīng)連續(xù)、可靠，接地電阻應(yīng)小于4Ω。雷雨季節(jié)到來之前應(yīng)對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的檢查和維護(hù)，檢查連接處是否堅(jiān)固、接觸是否良好，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理；對(duì)防雷模塊進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題模塊及時(shí)更換處理。

3光伏電站農(nóng)業(yè)一體化

筆者所在的安徽省太和縣光伏扶貧電站建設(shè)時(shí)間多在2015—2017年。該電站初期設(shè)計(jì)要求為無附加經(jīng)營收益，光伏陣列離地面高度50cm，場區(qū)線纜設(shè)計(jì)為地埋布置。由于光伏扶貧電站發(fā)展新需要，要求光伏電站農(nóng)業(yè)一體化。結(jié)合太和縣光伏電站的設(shè)計(jì)要求以及當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)種植情況，光伏電站農(nóng)業(yè)一體化需遵循以下原則：宜種植農(nóng)作物不宜養(yǎng)殖家禽；宜種植低矮作物，不宜種植高株作物，不宜種植藤蔓類作物，不宜種植根系較發(fā)達(dá)作物。

4用好光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)

用好光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)是提前發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵。光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)主要有智能電能表采集和監(jiān)控系統(tǒng)、逆變器數(shù)據(jù)采集運(yùn)維管理系統(tǒng)和場區(qū)外接監(jiān)控視頻系統(tǒng)等。智能電能表計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集是光伏扶貧電站收益計(jì)算的直接保障，同時(shí)可通過數(shù)據(jù)分析對(duì)電站進(jìn)行考核和運(yùn)維管理。逆變器數(shù)據(jù)采集運(yùn)維管理系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)國網(wǎng)平臺(tái)的接入監(jiān)管，另一方面也是智能運(yùn)維的重要手段。該系統(tǒng)對(duì)光伏電站的各種設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)光伏電站的運(yùn)維情況進(jìn)行實(shí)時(shí)或長期分析，并可通過告警定位、遠(yuǎn)程運(yùn)維、專家診斷等功能，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)維、及時(shí)消缺，保障電站收益。輸出方面，該系統(tǒng)可通過移動(dòng)終端、PC端、設(shè)備端、運(yùn)維中心大屏展示。

作者：喬磊 王兆博 梁永光 單位：國網(wǎng)安徽太和縣供電公司