并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行中存在主要問(wèn)題及對(duì)策

【摘 要】太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為一種新興發(fā)電項(xiàng)目，近年來(lái)在技術(shù)工藝進(jìn)步和國(guó)家政策激勵(lì)雙重推動(dòng)下迅猛發(fā)展，但國(guó)內(nèi)光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)不足，目前光伏電站運(yùn)行過(guò)程中仍存在不少問(wèn)題。本文結(jié)合三峽新能源哈密石城子20MWp光伏并網(wǎng)發(fā)電站運(yùn)行實(shí)況，簡(jiǎn)要介紹現(xiàn)階段光伏電站運(yùn)行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，并提出一些對(duì)策或建議。

【關(guān)鍵詞】太陽(yáng)能；光伏電站；組件接地；特征測(cè)試；功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)；解決對(duì)策

前言

太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為一種新興發(fā)電項(xiàng)目是當(dāng)前最有發(fā)展前景的新能源形式之一。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)，2014年我國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)2805萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)60%，其中光伏電站2338萬(wàn)千瓦。三峽新能源哈密石城子20MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電站2013年12月26并網(wǎng)發(fā)電，至今已運(yùn)行1年多。該電站采用250Wp多晶硅電池組件，全固定式支架安裝，設(shè)20個(gè)1MWp光伏發(fā)電單元，每個(gè)1MWp光伏發(fā)電單元配置2臺(tái)500kW并網(wǎng)逆變器，就地布置一臺(tái)1000kVA箱式變電站；逆變器交流側(cè)輸出電能經(jīng)箱式變電站升壓至35kV，經(jīng)4回35kV集電線路匯入站內(nèi)35kV開(kāi)關(guān)站，出一回35kV線路接入新疆電網(wǎng)。根據(jù)《光伏發(fā)電站并網(wǎng)安全條件及評(píng)價(jià)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定，對(duì)并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行過(guò)程中存在主要問(wèn)題進(jìn)行闡述。

一、光伏電站運(yùn)行過(guò)程中存在主要問(wèn)題

（1）太陽(yáng)能電池組件未接地

太陽(yáng)能電池組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖及組件廠家資料，所有安裝的光伏組件應(yīng)可靠接地，使用4～6mm2規(guī)格銅線及接地夾。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，該光伏電站所有組件采用壓塊與支架螺栓連接，均未使用接地銅線可靠接地，也未進(jìn)行接地電阻測(cè)試，組件一旦遭受雷擊或過(guò)電壓，將直接造成組件損毀。

據(jù)調(diào)查，我國(guó)光伏電站建設(shè)周期一般較短，一座20MWp規(guī)模光伏電站最快僅需三個(gè)月。快速建成的光伏電站存在諸多隱患，相關(guān)資料顯示，我國(guó)運(yùn)行中的光伏電站80%以上均存在組件未接地或接地不可靠問(wèn)題。

（2）光伏電站運(yùn)行特征測(cè)試不全面

光伏電站運(yùn)行特征測(cè)試主要包括電能質(zhì)量測(cè)試、有功輸出特性（有功輸出與輻照度關(guān)系特性）測(cè)試、有功和無(wú)功控制特性測(cè)試、電壓與頻率異常時(shí)響應(yīng)特性測(cè)試、安全與保護(hù)功能測(cè)試、通用技術(shù)條件測(cè)試等，電站在滿足運(yùn)行特征測(cè)試環(huán)境條件下宜在試運(yùn)行7天內(nèi)完成測(cè)試，考慮天氣和其他實(shí)際情況因素，應(yīng)在投產(chǎn)半年內(nèi)完成測(cè)試。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，受國(guó)家光伏政策影響及測(cè)試平臺(tái)、設(shè)施、條件等限制，目前我國(guó)絕大多數(shù)運(yùn)行光伏電站特征測(cè)試僅進(jìn)行了電能質(zhì)量測(cè)試、有功和無(wú)功控制特性測(cè)試，其它測(cè)試均未進(jìn)行，這對(duì)光伏電站安全運(yùn)行及管理帶來(lái)極大不利。

（3）光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)存在缺陷

由于光伏發(fā)電具有波動(dòng)性和間歇性，為充分利用太陽(yáng)能資源，提高光伏電站經(jīng)濟(jì)效益，目前我國(guó)所有并網(wǎng)光伏電站均按要求配置光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，并通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳電站的輻照強(qiáng)度、風(fēng)速、溫度、濕度、預(yù)測(cè)功率等信息。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)主要為短期預(yù)測(cè)（72小時(shí)內(nèi)）和超短期預(yù)測(cè)（4小時(shí)內(nèi)），經(jīng)詢問(wèn)多個(gè)電站運(yùn)行人員并進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)曲線與實(shí)際輸出功率（負(fù)荷曲線）差別巨大，幾乎完全不滿足《光伏發(fā)電站功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求》（NB/T 32011-2013）等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)形同虛設(shè)，沒(méi)有真正發(fā)揮其作用。

（4）逆變器故障帶來(lái)發(fā)電量損失

逆變器是并網(wǎng)光伏電站的核心設(shè)備，光伏電站通過(guò)逆變器時(shí)刻檢測(cè)接入電網(wǎng)的電壓、頻率、相位、功率因數(shù)等，當(dāng)檢測(cè)到逆變器工作時(shí)的電壓、頻率與電網(wǎng)相一致，且功率因數(shù)又達(dá)到設(shè)定的要求值時(shí)，逆變器自動(dòng)與系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電，否則逆變器會(huì)一直處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)。一旦逆變器出現(xiàn)故障，該逆變器所在發(fā)電單元將無(wú)法并網(wǎng)發(fā)電，給發(fā)電企業(yè)帶來(lái)發(fā)電量損失和減少經(jīng)濟(jì)收益。經(jīng)調(diào)查，由于逆變器本身或安裝及日常維護(hù)保養(yǎng)不到位造成逆變器停發(fā)已對(duì)發(fā)電企業(yè)造成了一定程度上的影響，因此必須嚴(yán)把逆變器質(zhì)量關(guān)，并加強(qiáng)逆變器的日常維護(hù)保養(yǎng)，確保逆變器發(fā)電時(shí)段正常工作。

（5）光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備定期檢查、維護(hù)不到位

光伏發(fā)電系統(tǒng)是由一定數(shù)量的光伏組件→直流匯流箱→直流柜→逆變器→升壓變壓器組成的發(fā)電系統(tǒng)，與傳統(tǒng)火力、水力發(fā)電等差別較大。由于光伏電站光伏組件數(shù)量巨大，占地廣（如三峽新能源哈密石城子20MWp并網(wǎng)光伏發(fā)電站共安裝81600塊組件，占地面積達(dá)586500m2），而電站管理、運(yùn)行值班、維檢人員總配置一般不超過(guò)12人，這給設(shè)備定期檢查、維護(hù)帶來(lái)很大困難，尤其是組件清洗和巡檢。調(diào)查顯示，目前我國(guó)光伏組件清洗最常用方式為人工水清洗和機(jī)械水清洗，但由于多種原因，組件清洗不及時(shí)和清洗效果不理想對(duì)電站發(fā)電量造成一定影響；另外，光伏組件、逆變器等由于分散布置，定期巡檢工作量大，巡檢不全面，往往設(shè)備出現(xiàn)故障不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

二、問(wèn)題解決對(duì)策或建議

針對(duì)目前光伏電站運(yùn)行過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，提出以下對(duì)策或建議。

（1）光伏組件應(yīng)可靠接地

光伏電站在建設(shè)期應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙、資料施工，確保組件接地可靠，接地電阻值應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定要求，并在日常運(yùn)行過(guò)程中定期檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)不合格及時(shí)消缺處理。

（2）全面、按時(shí)進(jìn)行運(yùn)行特征測(cè)試

光伏電站運(yùn)行特征測(cè)試對(duì)提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，確保光伏產(chǎn)品和電站建設(shè)質(zhì)量，規(guī)范光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展有著極其重要的作用和意義。光伏發(fā)電企業(yè)應(yīng)積極主動(dòng)聯(lián)系具備測(cè)試資質(zhì)相關(guān)單位，按照《光伏電站接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)程》全面、按時(shí)進(jìn)行運(yùn)行特征測(cè)試，確保電站電能質(zhì)量測(cè)試、有功輸出、有功和無(wú)功控制、電壓與頻率異常時(shí)響應(yīng)、安全與保護(hù)功能等符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）完善光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)

光伏功率預(yù)測(cè)主要受太陽(yáng)輻照強(qiáng)度、組件溫度和組件轉(zhuǎn)換效率等因素影響，建設(shè)光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)是保證光伏電站并網(wǎng)后安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要技術(shù)手段，其建設(shè)內(nèi)容至少包括對(duì)電站短期（4～24小時(shí)）光伏功率預(yù)測(cè)、超短期（15分鐘～4小時(shí)）光伏功率預(yù)測(cè)、高精度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)和建立完備的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等，并通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)信息及時(shí)上傳給調(diào)度管理部門，為電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻以及光伏電站的科學(xué)管理提供重要參考。光伏功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)硬件、軟件配置，性能指標(biāo)及預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)要求等應(yīng)完全滿足《光伏發(fā)電站功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求》（NB/T 32011-2013）要求，以滿足預(yù)測(cè)結(jié)果的可信性和精度要求。

（4）加強(qiáng)光伏發(fā)電設(shè)備檢查、維護(hù)和管理

發(fā)電設(shè)備檢查、維護(hù)和管理是光伏發(fā)電企業(yè)管理中不可缺少的組成部分。加強(qiáng)光伏發(fā)電設(shè)備管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷及安全隱患，確保光伏組件、逆變器等設(shè)備安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)保證完成發(fā)電指標(biāo)，預(yù)防事故發(fā)生極其重要。目前我國(guó)并網(wǎng)光伏電站整體運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，電站維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)仍存在不足，加強(qiáng)設(shè)備檢查、維護(hù)和管理尤為重要，企業(yè)應(yīng)結(jié)合電廠實(shí)際制定設(shè)備巡回檢查維護(hù)管理制度、運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)、設(shè)備巡視作業(yè)指導(dǎo)書(shū)、運(yùn)行規(guī)程、檢修規(guī)程等管理制度、技術(shù)文件，并嚴(yán)格按相關(guān)文件制度執(zhí)行，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，光伏電站工作人員在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)要立刻作出反應(yīng)，將故障情況詳細(xì)記錄，合理安排時(shí)間并協(xié)助維修人員做好維修工作和填寫維修記錄表等，為日后工作留下可靠參考資料。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析，盡管我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)多年的快速發(fā)展取得了巨大成績(jī)，光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)日趨成熟，行業(yè)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量、集約型發(fā)展和開(kāi)發(fā)階段，光伏風(fēng)電等新能源發(fā)展已躍居世界第一，但并網(wǎng)光伏電站在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中仍存在許多諸如上述等技術(shù)或管理方面的問(wèn)題，光伏發(fā)電企業(yè)應(yīng)高度重視上述問(wèn)題，并制定切實(shí)可行措施，確保光伏電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，在增加經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能綠色能源可持續(xù)發(fā)展。

另外，到目前為止我國(guó)并網(wǎng)光伏電站運(yùn)行時(shí)間一般未超過(guò)10年，距離設(shè)計(jì)25年仍有較長(zhǎng)一段時(shí)間，光伏電站運(yùn)行中除上述主要問(wèn)題外，仍有許多其它未知問(wèn)題，需要我們進(jìn)一步去發(fā)現(xiàn)和解決。

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