上海崇明前衛(wèi)太陽能光伏電站的運行實踐和成果

潘 捷，任浩翰，戴成鴻，周 彬

（上海綠色環(huán)保能源有限公司，上海 200090）

上海崇明前衛(wèi)太陽能光伏電站位于崇明島前衛(wèi)生態(tài)村，當(dāng)?shù)靥柲苜Y源豐富，光輻照時間長，年有效日照達到2 300h。前衛(wèi)光伏電站建設(shè)容量為1 051kW，設(shè)計年發(fā)電量為108萬kWh（標(biāo)準(zhǔn)功率年利用小時數(shù)平均值為1 028h），是我國第一個兆瓦級并網(wǎng)商業(yè)運營的光伏發(fā)電示范項目。該光伏電站自2007年9月投入運行，至今已經(jīng)安全運行4年。本文將介紹光伏電站4年來的運行情況，并對光伏電站的發(fā)電量及其變化進行分析。

1 系統(tǒng)布置及運行原理

該光伏電站的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要由光伏組件、直流監(jiān)測匯流箱、60Ah蓄電池、并網(wǎng)逆變器、計量裝置及上網(wǎng)配電系統(tǒng)組成。全站使用由硅基太陽能電池板作為發(fā)電元件，在前衛(wèi)生態(tài)度假村旅游風(fēng)景區(qū)內(nèi)十幢教育樓、游泳池、電氣控制樓屋頂上方空間，采用鋼結(jié)構(gòu)布置光伏組件；其中教育樓安裝容量為867.68kW，游泳池上方布置的光伏電池容量為151.3kW，電氣控制樓屋頂布置的光伏電池容量為26.95kW，電氣控制樓旁還安裝了雙軸跟蹤式發(fā)電器，容量為5.10kW。

配電站由一臺升壓變壓器、一回10kV并網(wǎng)線路、一回10kV電壓互感器／避雷器和30回低壓側(cè)進線開關(guān)（其中一路備用）組成。光伏電池板之間進行串、并聯(lián)組合，通過27臺直流監(jiān)控匯流箱與34臺并網(wǎng)逆變器（其中7臺單相）組成了29路發(fā)電系統(tǒng)，直流電壓為110V，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成380V交流電，再經(jīng)1號主變400V低壓總開關(guān)通過1號主變升壓成10kV后并網(wǎng)，其中升壓變壓器的額定容量為1 250kVA。10kV側(cè)分別裝設(shè)計量電流互感器和電壓互感器，計量屏就地布置于10kV配電室。全站采用遠程監(jiān)控系統(tǒng)，光伏電站的實時運行數(shù)據(jù)直接傳送到市區(qū)監(jiān)控室，現(xiàn)場無需工作人員值班。

2 運行情況

光伏電站的發(fā)電量除了受天氣因素的影響外，與日常運行管理工作密切相關(guān)，因此運行過程中分析運行方式的安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟性和合理性，密切注意設(shè)備缺陷的出現(xiàn)，防止事故的發(fā)生，具有非常重要的作用。一旦出現(xiàn)故障，要求迅速找出原因并采取合理措施，以減少發(fā)電量的損失。在日常操作管理中，嚴(yán)格按照太陽能光伏電站運行規(guī)程執(zhí)行，定期做好對設(shè)備的巡視檢查，并做好工作記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

1）每天檢查前一天的數(shù)據(jù)記錄并分析，做好明確詳細(xì)記錄，特別是做好每臺逆變器運行的數(shù)據(jù)分析。

2）每周進行一次光伏電站例行檢查，巡視光伏方陣、功率調(diào)節(jié)器（逆變器）的運行情況，觀察監(jiān)控系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，檢查傳感器、逆變器等是否有異常。一旦發(fā)現(xiàn)逆變器數(shù)據(jù)與其他逆變器相比較有明顯的差異時，立即對該臺逆變器的數(shù)據(jù)存儲裝置和線路上的太陽能電池板做檢測，及時排除故障。

3）每季度巡視光伏方陣一次，查看所有光伏組件的安裝有無松動現(xiàn)象，聯(lián)接組件的防紫外電線綁帶是否有老化脫落現(xiàn)象。堆積在光伏板表面上的灰塵以及鳥糞，會使光伏方陣被遮蓋部分引起熱斑效應(yīng)，造成局部不正常的發(fā)熱，既降低發(fā)電量又會使方陣的使用壽命縮短，因此結(jié)合每季度的巡視對電池板進行清洗。清洗宜用高壓水槍噴洗，清洗時禁止人員站立在組件上，并且不允許重物放置在光伏組件上碾壓。

4）每半年安排一次對直流匯流箱的檢查，檢查箱內(nèi)整潔與否、開關(guān)樁頭與電纜接頭連接處有無過熱現(xiàn)象、匯流箱安裝是否牢固、線纜入箱口處有無破損情況。并定期進行預(yù)防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備內(nèi)部隱藏的缺陷，配合檢修加以消除，以避免設(shè)備絕緣在運行中損壞，造成停電甚至發(fā)生嚴(yán)重?zé)龎脑O(shè)備的事故。

3 電量統(tǒng)計與分析

從本光伏電站4年的運行實踐來看，由于設(shè)計合理、運行規(guī)范、維護到位，設(shè)備故障主要集中在逆變器、外置傳感器。由于采用模塊式組建，并保持充足的備品備件，發(fā)生故障時都能得到及時處理，投運以來運行基本正常。表1是2008—2011年本光伏電站的發(fā)電量統(tǒng)計。

表1 2008—2011年前衛(wèi)光伏電站發(fā)電量 萬kWh

由表1可以看到：2008年的發(fā)電量為120.99萬kWh（折標(biāo)準(zhǔn)功率年利用小時數(shù)1 151h），2009年為113.75萬kWh（折標(biāo)準(zhǔn)功率年利用小時數(shù)1 082h），2010年為112.45萬kWh（折標(biāo)準(zhǔn)功率年利用小時數(shù)1 070h），基本上達到了設(shè)計要求。

光伏發(fā)電量與日照情況有關(guān)，為了分析光伏發(fā)電量的變化原因，給出的2008—2009年各月的（晴天、晴間多云）／（多云、多云轉(zhuǎn)陰）天數(shù)統(tǒng)計見表2。

表2 2008—2009年各月的（晴天、晴間多云）／（多云、多云轉(zhuǎn)陰）天數(shù)統(tǒng)計天

比較表1和表2的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)在晴天和多云的天氣比較多的月份光伏電站的發(fā)電量較多，這是意料之中的。2009年的發(fā)電量減少，可能與日照的變化有關(guān)，事實上2009年的晴天、晴間多云總天數(shù)為109天，比2008年得127天少了18天。但是對照這兩年中日照條件比較接近的月份，例如2008年12月份的晴天為12天，發(fā)電量7.76萬kWh，2009年12月份的晴天為13天，發(fā)電量7.20萬kWh，發(fā)電量的減少不能用晴天數(shù)來解釋。這主要因為光伏電池的性能在運行過程中會衰減，通常太陽能光伏電池的經(jīng)濟壽命為20年，在壽命期內(nèi)轉(zhuǎn)換效率會有約20%的衰減，并且前期的衰減會更快些，隨著太陽能光伏電池性能的衰減，轉(zhuǎn)換效率也不斷下降。當(dāng)然，由于缺乏足夠的數(shù)據(jù)，這種分析還是初步的。

到2011年上半年，電量與往年相比，有所提高。這除了受到天氣因素影響以外，還與運行方式的調(diào)整有關(guān)。通過運行方式的系統(tǒng)改進，對逆變器進行更細(xì)致的檢查，通過比對各臺的出力數(shù)據(jù)，對逆變器中直流側(cè)熔絲進行測量，查找可能影響電量的功率模塊以及損壞的熔絲，并及時進行更換，提高了逆變器的整體利用效率。