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農(nóng)村分布式光伏電站運(yùn)維技術(shù)探討

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農(nóng)村分布式光伏電站運(yùn)維技術(shù)探討

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(wàn)戶(hù)。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(wèn)題

光伏電站系統(tǒng)由組件(太陽(yáng)能電池組件,本文簡(jiǎn)稱(chēng)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(wèn)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(wèn)題

質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,產(chǎn)品設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題和施工安裝質(zhì)量問(wèn)題。產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題主要有:組件翻新、功率虛標(biāo),太陽(yáng)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(wèn)題主要有:施工安裝過(guò)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(yáng)能熱水器、樹(shù)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(yáng)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(guò)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)??諝庵械姆蹓m吸附大氣中呈酸堿性的有害物質(zhì)落在太陽(yáng)能電池板上,腐蝕其表面。此外還會(huì)使陽(yáng)光在其表面形成漫反射,使實(shí)際到達(dá)太陽(yáng)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(lái)源于汽車(chē)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(niǎo)糞、沙土、植物樹(shù)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(zhǎng),被遮擋部分電池片長(zhǎng)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(guò)程中的安全隱患管理也不容忽視。如光伏電站場(chǎng)區(qū)內(nèi)利用光伏方陣搭建簡(jiǎn)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(chǎng)區(qū)內(nèi)干草不及時(shí)清理,場(chǎng)區(qū)內(nèi)墳?zāi)刮醇皶r(shí)遷移和增加新墳,配電箱有鳥(niǎo)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(chóng)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(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)電能表屏幕顯示判斷有無(wú)市電,通過(guò)電能表統(tǒng)計(jì)該電站發(fā)電能量。(2)通過(guò)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(guò)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(guò)故障燈判斷電站的運(yùn)行狀態(tài),通過(guò)故障代碼初步判斷故障類(lèi)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(chǎng)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(chǎng)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(niǎo)以及異物進(jìn)入要及時(shí)驅(qū)趕、清理。(4)每天按時(shí)收聽(tīng)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(zhuān)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(wú)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(wèn)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(kāi)裂或燒毀,接線端子無(wú)法良好連接等)。(2)保持組件表面清潔。組件積塵和積雪,長(zhǎng)時(shí)間不清洗或清洗不到位,會(huì)導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板下端積灰,使太陽(yáng)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(zhuān)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?yáng)光較弱,電能量損失小。同時(shí)可以避免強(qiáng)光下人為陰影使太陽(yáng)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(yáng)能電池板的正面,不要淋浸到太陽(yáng)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(wú)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(guò)40℃時(shí),應(yīng)采取避免太陽(yáng)直射等措施,防止發(fā)生超溫故障,延長(zhǎng)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(kāi)機(jī)。定期檢查逆變器各處接線有無(wú)松動(dòng),發(fā)現(xiàn)異常立即修復(fù)。通過(guò)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(guò)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(wú)損,箱體上的鎖應(yīng)啟閉靈活。配電箱內(nèi)斷路器開(kāi)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(wú)異常響聲,運(yùn)行環(huán)境無(wú)異味,測(cè)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(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(lái)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(guò)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(lái)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(wèn)題及時(shí)處理;對(duì)防雷模塊進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(wú)附加經(jīng)營(yíng)收益,光伏陣列離地面高度50cm,場(chǎng)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(lèi)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(wèn)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(chǎng)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(guò)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(guó)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(zhǎng)期分析,并可通過(guò)告警定位、遠(yuǎn)程運(yùn)維、專(zhuān)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(guò)移動(dòng)終端、PC端、設(shè)備端、運(yùn)維中心大屏展示。

作者:?jiǎn)汤?王兆博 梁永光 單位:國(guó)網(wǎng)安徽太和縣供電公司