農(nóng)村分布式光伏電站運維技術(shù)要點

　　隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和生活水平的日益提高，節(jié)能環(huán)保成為全社會的責(zé)任和共識。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維卻很不容易。筆者從事基層光伏電站建設(shè)運維多年，現(xiàn)結(jié)合自身工作經(jīng)驗對農(nóng)村分布式光伏電站運維要點進(jìn)行總結(jié)，分享給大家。

　　本文源自喬磊; 王兆博; 梁永光，農(nóng)村電工 發(fā)表時間：2021-04-06《農(nóng)村電工》期刊 是由國家電力公司主管，國家電力公司農(nóng)電工作部與華中電力集團(tuán)公司共同主辦的農(nóng)村用電方面的科普性技術(shù)刊物。刊登具有初中以上文化程度能夠讀得懂、用得上的作品，主要內(nèi)容為10KV下的用電設(shè)備技術(shù)和鄉(xiāng)(鎮(zhèn))電管站(供電所)的用電管理經(jīng)驗。讀者對象為從事農(nóng)電工作的科技、管理人員、農(nóng)村電工、廠礦電工 等。是我國電力系統(tǒng)唯一的電力科普讀物。

　　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。其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響電站運行，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，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)號選錯、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，都會對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。此外還會使陽光在其表面形成漫反射，使實際到達(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。

　　灰塵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，都會影響組件的發(fā)電效率。同樣的，雪落在組件上也會導(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，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)干草不及時清理，場區(qū)內(nèi)墳?zāi)刮醇皶r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)通過智能電能表對光伏電站進(jìn)行基本判斷。對光伏電站的日常維護(hù)，運維人員首先要學(xué)會觀看智能電能表，并通過智能電能表對光伏電站數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，以及對運行是否存在故障進(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)計該電站發(fā)電能量。

　　(2)通過逆變器對光伏電站進(jìn)行基本判斷。運維人員還要學(xué)會觀看逆變器顯示數(shù)據(jù)，通過顯示數(shù)據(jù)統(tǒng)計逆變器序列號，統(tǒng)計該電站發(fā)電能量及功率，通過故障燈判斷電站的運行狀態(tài)，通過故障代碼初步判斷故障類型及原因，及時反饋給運維單位，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，對于家禽、飛鳥以及異物進(jìn)入要及時驅(qū)趕、清理。

　　(4)每天按時收聽和記錄當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報，做好光伏電站安全運行的事故預(yù)想和對策。

　　(5)監(jiān)視并記錄電站設(shè)備的運行參數(shù)，統(tǒng)計電站發(fā)電能量，做好光伏電站管理臺賬。

　　(6)巡視人員對光伏電站要有基本的故障分析能力，發(fā)現(xiàn)故障要及時通知電站所屬單位并通知專業(yè)的運維單位處理。

　　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，長時間不清洗或清洗不到位，會導(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。

　　清洗時間。一般選擇清晨或者傍晚光照不太強的時段清洗。因為清晨或者傍晚太陽光較弱，電能量損失小。同時可以避免強光下人為陰影使太陽能電池板發(fā)生熱斑效應(yīng)，避免強光下高電壓、大電流可能對人體造成的傷害。

　　清洗周期。可根據(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。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。逆變器運行時不應(yīng)有較大振動和異常噪聲。逆變器上的警示標(biāo)志應(yīng)完整無破損。逆變器風(fēng)扇自行啟動和停止的功能應(yīng)正常，風(fēng)扇運行時不應(yīng)有較大振動及異常噪音，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，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)動作而停止工作時，應(yīng)查明原因，修復(fù)后再開機。定期檢查逆變器各處接線有無松動，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、銹蝕、變色現(xiàn)象。設(shè)備運行無異常響聲，運行環(huán)境無異味，測量與計量表計顯示正常。

　　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)下運行，如電纜外皮損壞，應(yīng)及時進(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10 mm 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)及時停運逆變器，同時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)及時補刷。支架要保持接地良好，每年雷雨季節(jié)到來之前應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查。主要檢查連接處是否堅固、接觸是否良好。在臺風(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、錯位、松動。用于固定光伏支架的膨脹螺栓等不應(yīng)松動。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。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)焊接點銹蝕、接地外露部分油漆脫落時及時除銹補漆。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4 Ω。雷雨季節(jié)到來之前應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的檢查和維護(hù)，檢查連接處是否堅固、接觸是否良好，發(fā)現(xiàn)問題及時處理;對防雷模塊進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題模塊及時更換處理。

　　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)時間多在 2015—2017 年。該電站初期設(shè)計要求為無附加經(jīng)營收益，光伏陣列離地面高度 50 cm，場區(qū)線纜設(shè)計為地埋布置。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 用好光伏運維監(jiān)控系統(tǒng)

　　用好光伏運維監(jiān)控系統(tǒng)是提前發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵。光伏運維監(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。

　　智能電能表計量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集是光伏扶貧電站收益計算的直接保障，同時可通過數(shù)據(jù)分析對電站進(jìn)行考核和運維管理。逆變器數(shù)據(jù)采集運維管理系統(tǒng)，一方面實現(xiàn)國網(wǎng)平臺的接入監(jiān)管，另一方面也是智能運維的重要手段。該系統(tǒng)對光伏電站的各種設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等進(jìn)行實時監(jiān)控，對光伏電站的運維情況進(jìn)行實時或長期分析，并可通過告警定位、遠(yuǎn)程運維、專家診斷等功能，實現(xiàn)高效運維、及時消缺，保障電站收益。輸出方面，該系統(tǒng)可通過移動終端、PC端、設(shè)備端、運維中心大屏展示。