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农村分布式光伏电站运维技术探讨

随着经济的不断发展和生活水平的日益提高,节能环保成为全社会的责任和共识。分布式光伏发电作为清洁能源也走进了千家万户。但是要做好分布式光伏电站的日常运维却很不容易。笔者从事基层光伏电站建设运维多年,现结合自身工作经验对农村分布式光伏电站运维要点进行总结,分享给大家。

1光伏电站存在的问题

光伏电站系统由组件(太阳能电池组件,本文简称组件)、逆变器、汇流箱、配电箱、支架和连接导线等组成。其中任何一个环节出现问题,都会影响电站运行,轻则损失发电能量,重则引起火灾造成重大损失。据笔者统计,光伏电站系统故障中组件、逆变器、汇流箱等直流侧设备故障占比高达90.18%,电缆、变压器、土建、升压站等交流侧设备故障占比9.82%。

1.1质量问题

质量问题主要表现在两个方面,产品设备质量问题和施工安装质量问题。产品质量问题主要有:组件翻新、功率虚标,太阳能电池板以次充好、衰减严重;逆变器输出功率不足、老化;混凝土标号选错、浇筑尺寸不足;支架材料误差大,镀锌层锌量不够;线缆低配,载流量不足;配电设备使用混乱,元器件不符合标准等。施工安装质量问题主要有:施工安装过程中基础振捣不到位,钢筋笼绑扎不标准,支架螺栓安装节点不到位,线缆连接不规范、接触不良、虚接,组件安装不规范造成隐裂等。

1.2日常管理

(1)遮挡。光伏电站遮挡主要有光伏阵列间遮挡,以及建筑物(女儿墙、烟囱)、高压线、天线、基站、栏杆、太阳能热水器、树木和杂草遮挡等。由于一块组件中的电池都是串联的,每路直流组件的若干组件也是串联的,所以遮挡一块组件,甚至遮挡一块组件的其中一块太阳能电池,都会对整组组串的功率输出造成很大的影响。遮挡最典型的后果是热斑效应和腐蚀效应。热斑效应。组件遮挡的部分内部升温远远超过未被遮挡的部分,容易形成热斑,使组件烧坏,缩短组件的使用寿命,降低发电效率。腐蚀效应。空气中的粉尘吸附大气中呈酸碱性的有害物质落在太阳能电池板上,腐蚀其表面。此外还会使阳光在其表面形成漫反射,使实际到达太阳能电池表面的能量变小,发电效率自然降低。(2)灰尘与积雪。灰尘就是悬浮在空气的微粒,来源于汽车尾气、工业污染、土壤扬尘等。组件安装于室外表面很容易沾染灰尘。不仅是灰尘,鸟粪、沙土、植物树叶、建筑溅渍、油污等,都会影响组件的发电效率。同样的,雪落在组件上也会导致组件的阴影遮挡,造成组件发电能量的损失。当组件局部被遮挡时,被遮挡部分电池片的电流将低于其他电池片。被遮挡部分还会成为电源的负载,将电能转换为热能并产生高温,发生“热斑效应”。如果阴影遮挡持续时间较长,被遮挡部分电池片长期作为负载存在,将导致组件热斑区域持续高温,导致电池片以及接线盒烧毁,甚至可能引发火灾。(3)隐患管理。除了遮挡、积雪与灰尘,光伏电站运行过程中的安全隐患管理也不容忽视。如光伏电站场区内利用光伏方阵搭建简易房屋,柴草、杂物胡乱堆放,藤蔓杂草疯张,藤蔓植物种植和家禽饲养,场区内干草不及时清理,场区内坟墓未及时迁移和增加新坟,配电箱有鸟巢、马蜂窝、蜘蛛网等。这些隐患管理的忽视,容易引起光伏阵列散热效果下降,增加系统损耗,降低发电能量。配电箱内昆虫不及时清理,容易导致线路短路,造成设备烧坏,增加电站维护成本以及造成发电收益损失。杂物和干草的堆放,以及场区内坟墓的存在极易引发火灾,特别是在冬季和清明节期间。

2光伏电站运维的内容

2.1日常维护两大技能

(1)通过智能电能表对光伏电站进行基本判断。对光伏电站的日常维护,运维人员首先要学会观看智能电能表,并通过智能电能表对光伏电站数据进行统计,以及对运行是否存在故障进行基本判断。主要是通过电能表屏幕显示判断有无市电,通过电能表统计该电站发电能量。(2)通过逆变器对光伏电站进行基本判断。运维人员还要学会观看逆变器显示数据,通过显示数据统计逆变器序列号,统计该电站发电能量及功率,通过故障灯判断电站的运行状态,通过故障代码初步判断故障类型及原因,及时反馈给运维单位,并根据指令做出基本的操作。

2.2场区维护

(1)日常管理要做到每日“一巡视”、一月“两清洗”,杂物隐患及时处理。(2)检查场区内围栏、安全警示牌、信息公示牌的完整性。(3)对光伏电站设备预防丢失和损坏,防火防盗;非工作人员不得进入光伏阵列区域,对于家禽、飞鸟以及异物进入要及时驱赶、清理。(4)每天按时收听和记录当地天气预报,做好光伏电站安全运行的事故预想和对策。(5)监视并记录电站设备的运行参数,统计电站发电能量,做好光伏电站管理台账。(6)巡视人员对光伏电站要有基本的故障分析能力,发现故障要及时通知电站所属单位并通知专业的运维单位处理。

2.3组件维护

(1)定期检查组件,检查外露的导线有无绝缘老化、机械性损坏;组件和支架应结合良好,压块应压接牢固。若发现问题应立即联系调整或更换组件(如组件外观存在玻璃破碎,接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁,接线端子无法良好连接等)。(2)保持组件表面清洁。组件积尘和积雪,长时间不清洗或清洗不到位,会导致太阳能电池板下端积灰,使太阳能电池板出现内部严重黑痕、热斑,导致发电能量严重不足,甚至会引发火灾。清洗一般分手工清洗、高压水枪清洗、喷淋清洗、专业清洗设备清洗等。清洗组件应注意以下事项。清洗时间。一般选择清晨或者傍晚光照不太强的时段清洗。因为清晨或者傍晚太阳光较弱,电能量损失小。同时可以避免强光下人为阴影使太阳能电池板发生热斑效应,避免强光下高电压、大电流可能对人体造成的伤害。清洗周期。可根据组件的脏污程度确定清洗周期,一般每月清洗1—2次,灰尘较多的地方可酌情增加次数。保证安全。组件和支架有很多锋利的尖角,在清洗组件时要特别注意不要被这些尖角剐蹭伤。严禁在大风、大雨或大雪气象条件下清洗组件。其他注意事项。使用柔软洁净的布料擦拭组件。只清洗太阳能电池板的正面,不要淋浸到太阳能电池板的背面。不要将水喷射到组件接线盒、电缆桥架上。使用高压水枪要控制好水压,避免引起隐裂。恶劣天气严禁清洗光伏组件,冬季冲洗完成后用抹布擦干表面。温度太低时应避免冲洗,以防表面结冰。

2.4逆变器维护

逆变器不应存在锈蚀、积灰等现象。逆变器的散热环境应良好。逆变器运行时不应有较大振动和异常噪声。逆变器上的警示标志应完整无破损。逆变器风扇自行启动和停止的功能应正常,风扇运行时不应有较大振动及异常噪音,如有异常情况应断电检查。要注意逆变器温度、声音和气味等是否异常。当环境温度超过40℃时,应采取避免太阳直射等措施,防止发生超温故障,延长其使用寿命。逆变器因保护动作而停止工作时,应查明原因,修复后再开机。定期检查逆变器各处接线有无松动,发现异常立即修复。通过逆变器查看功率曲线、日发电能量、总发电能量,以及通过故障代码判断故障。

2.5配电箱维护

熟悉各电气设备的功能和工作原理,牢记配电箱各电气设备相关参数。配电箱不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象,箱体外表面的安全警示标志应完整无损,箱体上的锁应启闭灵活。配电箱内断路器开关状态正常,各接线端子不应出现松动、锈蚀、变色现象。设备运行无异常响声,运行环境无异味,测量与计量表计显示正常。

2.6电缆及接头维护

电缆的检查建议每月进行1次。电缆不应在过负荷的状态下运行,如电缆外皮损坏,应及时进行处理。电缆进出设备处应封堵完好,不应存在直径大于10mm的孔洞,否则应用防火泥封堵。电缆在连接线路中不应受力过大。电缆要可靠绑扎,不应悬垂在空中。电缆保护管内壁应光滑,金属电缆管不应有严重锈蚀,不应有毛刺、硬物和垃圾。电缆接头应压接牢固,确保接触良好,接头出现故障应及时停运逆变器,同时断开与此逆变器相连的其他组件接头,才能重新进行接头压接。

2.7支架维护

所有螺栓、支架连接应牢固可靠。支架表面的防腐涂层,不应出现开裂和脱落现象,否则应及时补刷。支架要保持接地良好,每年雷雨季节到来之前应对接地系统进行检查。主要检查连接处是否坚固、接触是否良好。在台风、暴雨等恶劣天气过后应检查光伏方阵整体是否有变形、错位、松动。用于固定光伏支架的膨胀螺栓等不应松动。采取预制基座安装的光伏支架,预制基座应放置平稳、整齐,位置不得移动。支架下端如在屋面固定,应定期查看屋面防水是否完整可靠。

2.8防雷接地维护

防雷接地系统焊接点锈蚀、接地外露部分油漆脱落时及时除锈补漆。组件、支架与地面和屋面接地网的连接应可靠;光伏方阵接地应连续、可靠,接地电阻应小于4Ω。雷雨季节到来之前应对接地系统进行一次全面的检查和维护,检查连接处是否坚固、接触是否良好,发现问题及时处理;对防雷模块进行检测,发现问题模块及时更换处理。

3光伏电站农业一体化

笔者所在的安徽省太和县光伏扶贫电站建设时间多在2015—2017年。该电站初期设计要求为无附加经营收益,光伏阵列离地面高度50cm,场区线缆设计为地埋布置。由于光伏扶贫电站发展新需要,要求光伏电站农业一体化。结合太和县光伏电站的设计要求以及当地的农业种植情况,光伏电站农业一体化需遵循以下原则:宜种植农作物不宜养殖家禽;宜种植低矮作物,不宜种植高株作物,不宜种植藤蔓类作物,不宜种植根系较发达作物。

4用好光伏运维监控系统

用好光伏运维监控系统是提前发现问题的关键。光伏运维监控系统主要有智能电能表采集和监控系统、逆变器数据采集运维管理系统和场区外接监控视频系统等。智能电能表计量数据的准确采集是光伏扶贫电站收益计算的直接保障,同时可通过数据分析对电站进行考核和运维管理。逆变器数据采集运维管理系统,一方面实现国网平台的接入监管,另一方面也是智能运维的重要手段。该系统对光伏电站的各种设备状态、电能质量等进行实时监控,对光伏电站的运维情况进行实时或长期分析,并可通过告警定位、远程运维、专家诊断等功能,实现高效运维、及时消缺,保障电站收益。输出方面,该系统可通过移动终端、PC端、设备端、运维中心大屏展示。

作者:乔磊 王兆博 梁永光 单位:国网安徽太和县供电公司

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