光伏電站運維管理的分析與探討

姚焰華

摘 要：近些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對能源需求的力度越來越大，傳統(tǒng)能源對環(huán)境的依賴和污染問題近些年已經(jīng)顯現(xiàn)出來。因此許多國家正在逐步進(jìn)行新能源的開發(fā)和利用，尤其是太陽能資源，作為清潔無污染的新型能源，它的成功應(yīng)用對于緩解越來越嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)都有極其重要的戰(zhàn)略性意義。太陽能光伏電站在我國的大力發(fā)展和應(yīng)用，是我國應(yīng)對自身資源問題和現(xiàn)代化發(fā)展的重要舉措，但在運行維護(hù)管理中存在的一些問題，已經(jīng)影響到了太陽能光伏電站的運行效率，我國的建設(shè)原則基本遵循分布式利用與集中開發(fā)模式相結(jié)合，太陽能資源豐富的西部地區(qū)地區(qū)主要以集中開發(fā)模式為主，而在東中部地區(qū)則以分布式光伏模式建設(shè)施行，并與區(qū)域內(nèi)的水電、火電、核電等其他電站相輔相成。隨著光伏電站的建設(shè)和推廣的規(guī)模不斷擴(kuò)大和類型的多樣化發(fā)展，也給我國的光伏電站的運行維護(hù)和管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)，因此我國應(yīng)當(dāng)對光伏電站的發(fā)展現(xiàn)狀和規(guī)劃進(jìn)行深刻的剖析和討論，進(jìn)而提高太陽能光伏電站的整體運行維護(hù)水平。

關(guān)鍵詞：太陽能光伏；設(shè)備管理；運維機(jī)制；問題與對策

1 光伏電站的發(fā)展概述

1.1 太陽能利用

在當(dāng)前能源危機(jī)越來越嚴(yán)重的情況下，對可再生資源的開發(fā)與利用成為當(dāng)今世界社的重要討論和發(fā)展的問題。我國在能源領(lǐng)域的主要任務(wù)和工作重點是加快我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐，不斷加強(qiáng)我國綠色能源的開發(fā)及實際生產(chǎn)能力。太陽能作為新能源的一種，得到了社會的廣泛關(guān)注。在多年的探索實踐中表明，這一技術(shù)是切實可行的。

1.2 光伏電站

光伏電站是指一種利用太陽能資源，采用現(xiàn)代化的特殊材料（晶硅板、逆變器等電子元器件）組成的發(fā)電系統(tǒng)，并與其他電網(wǎng)相連輸送電力的光伏發(fā)電體系。光伏電站是目前我國家鼓勵力度最大的綠色能源開發(fā)項目之一。太陽能光伏電站一般有兩種建設(shè)形式，可分為獨立發(fā)電系統(tǒng)（帶蓄電池）和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)（不帶蓄電池）兩種，太陽能資源的發(fā)電模式可分為光熱發(fā)電模式和光伏發(fā)電模式，現(xiàn)階段的太陽能發(fā)電大多是指太陽能資源的光伏發(fā)電模式。

1.3 光伏電站的主要組成部分

光伏電站發(fā)電系統(tǒng)主要是由太陽能電池矩陣、蓄電池組、控制設(shè)備、逆變器設(shè)備、太陽能跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。

1.4 光伏發(fā)電的優(yōu)缺點

1.4.1 光伏發(fā)電的優(yōu)點

太陽能資源是可再生資源，取之不盡，用之不竭；太陽能資源發(fā)電應(yīng)用安全，無噪聲污染，綠色環(huán)保無污染；光伏發(fā)電系統(tǒng)不受太陽能資源分布地域的限制，可利用建筑屋頂、各類荒地以及平地的優(yōu)勢；實用性高，能源質(zhì)量高；工程建設(shè)周期較短，從而會相對節(jié)省獲取能源的時間。

1.4.2 光伏發(fā)電的缺點

太陽能資源的具有稀薄性，照射的能量分布密度小，即需要廣闊的覆蓋面積才能收集到足夠的資源；太陽能資源具有間歇性，無法連續(xù)不間斷的供應(yīng)和獲取能源，受四季變化、晝夜交替及陰晴轉(zhuǎn)換等氣象條件的影響。

1.5 光伏發(fā)電的發(fā)展歷程

1839年法國科學(xué)家貝爾雷克發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)，到1945年才在美國的貝爾實驗室里將該理論轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用，制成了單晶硅太陽電池，實現(xiàn)了將太陽能資源轉(zhuǎn)為電能。20世紀(jì)70年代后期，隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，全球性的能源危機(jī)和大氣污染問題逐漸顯現(xiàn)，傳統(tǒng)能源如煤、石油等資源不斷減少的同時，對環(huán)境所造成的危害也日益嚴(yán)重，大形勢下，世界各國開始吧目光投向了可再生、無污染的新能源，以尋求世界的可持續(xù)發(fā)展。20世紀(jì)90年代后期，光伏發(fā)電技術(shù)迅猛發(fā)展，歐美各國廣泛規(guī)劃和應(yīng)用，隨著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的不斷完善，光伏組件的生產(chǎn)成本也在不斷降低，光伏發(fā)電的規(guī)?；⒐I(yè)化進(jìn)程隨之加快。

2 光伏電站在我國的發(fā)展

2.1 中國開發(fā)太陽能優(yōu)勢

我國地處北半球，國土面積遼闊，太陽能資源豐富 ，我國大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量高，年日照時數(shù)長。與同緯度的其他國家相比，具有很大優(yōu)勢，具有巨大的開發(fā)潛能。

2.2 中國開發(fā)太陽能歷史

我國太陽能應(yīng)用的研究工作開始于20世紀(jì)五六十年代，將太陽能電池研制成功后，于20世紀(jì)70年代進(jìn)入太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)，并在我國第二顆人造衛(wèi)星（東方紅2號）上首次成功應(yīng)用，隨后我國開始了太陽能電池在地面的應(yīng)用。改革開放以后，隨著國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的交流學(xué)習(xí)和實踐，我國開始自主開發(fā)單晶硅太陽電池。20世紀(jì)末，我國的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)正式進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展時期，光伏發(fā)電組件年產(chǎn)量產(chǎn)量穩(wěn)步增長。經(jīng)過幾十年的努力，在本世紀(jì)初光伏發(fā)電迎來了快速發(fā)展的新階段。總體來看，我國的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程上有兩次大的飛躍，第一次是在20世紀(jì)80年代中后期，當(dāng)時正值我國的改革開放的蓬勃發(fā)展時期，太陽電池生產(chǎn)線得到迅速擴(kuò)張，使我國的光伏電池的生產(chǎn)能力逐步增強(qiáng)，所引進(jìn)的太陽能電池的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)線的主要投資來自政府的財政撥款和國有企業(yè)的資金投入。光伏產(chǎn)業(yè)的第二次比較大的發(fā)展階段是在進(jìn)入21世紀(jì)以后，主要是受國際發(fā)展大環(huán)境的影響、國際項目和政府項目的啟動以及市場需求的拉動。21世紀(jì)初期，由國家發(fā)改委負(fù)責(zé)實施的“送電到鄉(xiāng)”項目及“光明工程”的先導(dǎo)項目以及在“送電到村工程”均采用了較為先進(jìn)的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，為我國的社會主義現(xiàn)代化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)和保障。截止到2016年，我國累計光伏裝機(jī)量近到5000萬千瓦，首次超過德國，躍居世界第一。這代表著我國在新能源領(lǐng)域繼風(fēng)電裝機(jī)躍居全球第一之后的又一次飛躍。

2.3 中國開發(fā)太陽能現(xiàn)狀

經(jīng)過幾十年的發(fā)展和實踐，我國現(xiàn)階段的光伏電站建設(shè)項目已日趨完善，并已初步建立起從原材料的生產(chǎn)到光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)等多個環(huán)節(jié)構(gòu)成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，尤其是多晶硅材料的生產(chǎn)所取得的重大突破和進(jìn)展，打破了太陽能電池的外國進(jìn)口條件壁壘，為我國的太陽能光伏發(fā)電的規(guī)?；⑾到y(tǒng)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)和條件。endprint

2.4 光伏電站現(xiàn)狀

近些年來我國太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，投資風(fēng)險小、收益見效快、政府政策好等特點，引發(fā)了整個光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)前所未有的投資熱潮，同時也存在著盲目投資、光伏電站間惡性競爭、光伏發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新不足等問題。光伏電站在國家的相關(guān)政策和扶持下，經(jīng)過幾年的技術(shù)過度時期近幾年來已經(jīng)步入快速發(fā)展建設(shè)的新階段。隨著國內(nèi)光伏電站的不斷增加，現(xiàn)階段光伏電站的安全運營和維護(hù)工作已經(jīng)成為光伏電站發(fā)展的重中之重。并網(wǎng)光伏電站直接與電網(wǎng)并聯(lián)，光伏電力與市電同時對設(shè)備供電，不需要切換裝置。眾所周知，光照強(qiáng)度是一個拋物線的變化過程，光伏電力也遵循這一變化規(guī)律。用戶功率穩(wěn)定，保證用電穩(wěn)定。實現(xiàn)節(jié)能效益共享的初衷。因此光伏電站的運維管理工作是其安全運行的保障和基礎(chǔ)，通過對設(shè)備的科學(xué)化的檢測和評估，對其進(jìn)行周期性的預(yù)防維護(hù)，并且定期對其進(jìn)行設(shè)備性能檢測等方法，對光伏電站進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的科學(xué)管理，以維持整個光伏電站的正常安全運行，進(jìn)而保證投資者的利益，同時這也是光伏電站擴(kuò)大規(guī)模提升自身競爭力的基礎(chǔ)。

3 光伏電站在運維管理中的問題分析

在國家的相關(guān)政策扶持持下，近幾年來太陽能光伏發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展和建設(shè)，國內(nèi)光伏發(fā)電企業(yè)和制造企業(yè)都有了很大的進(jìn)步，同時，也不可避免的涌現(xiàn)出了很多問題。

3.1 運行維修方面

主要是電站建設(shè)方面、光伏電站電價受政策性影響較大，導(dǎo)致大部分項目工程建設(shè)期較短，電站設(shè)計和建設(shè)的諸多環(huán)節(jié)不能得到有效的科學(xué)控制，這必然會影響電站的整體安全和建設(shè)質(zhì)量，隨著光伏電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這類矛盾愈加突出。同時，大量光伏電站短期內(nèi)的連續(xù)建設(shè)運行，行業(yè)內(nèi)專業(yè)的運行維修人員配備不足，大多數(shù)的運行維修人員缺乏基本的現(xiàn)場運行維修經(jīng)驗，由于太陽能光伏電站屬新興發(fā)電形式，運行維修員工并無光伏電站的維修經(jīng)驗，同時也沒有較為系統(tǒng)成熟的光伏運維管理體系可以學(xué)習(xí)借鑒。尤其是對于大型荒漠化并網(wǎng)光伏電站來講，大多建設(shè)在偏遠(yuǎn)地區(qū)，甚至是處于西部地區(qū)的荒漠戈壁地帶，交通不便、電壓等級要求相對較高，給運行維護(hù)和故障維修造成了一定困難。而且專業(yè)的太陽能光伏電站運行維修人才短缺、運維管理隊伍相對年輕、太陽能光伏運維經(jīng)驗少、運維技術(shù)交流機(jī)會相對較少、生產(chǎn)廠家的事故處理周期較長等因素會影響光伏電站的日常運行和維護(hù)。

3.2 光伏電站的自身限制因素

隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，光伏發(fā)電組件的原材料價格逐步下降，原有的組件及電池的生產(chǎn)商近幾年持續(xù)虧損，近三分之一的組件商瀕臨或已近停產(chǎn)。與此同時，由于國家相關(guān)政策的控制下，太陽能光伏發(fā)電距離平價上網(wǎng)，還需等待，導(dǎo)致電站運營商和投資商也在觀望狀態(tài)，這將導(dǎo)致太陽能光伏發(fā)電組件的價格持續(xù)下跌；另外來講，國家相關(guān)財政補(bǔ)貼資金缺口很大，我國的太陽能光伏電站是生存在國家財政補(bǔ)貼之上的行業(yè)，所獲取利潤的高低取決于國家財政補(bǔ)貼和各地的電價水平。國家統(tǒng)一的分布式發(fā)電項目電價標(biāo)準(zhǔn)的不確定性以及國家相關(guān)財政的調(diào)整，都會給電站投資商帶來不確定性。

3.3 光伏電站的后期運營

太陽能光伏發(fā)電項目作為新興的新能源產(chǎn)業(yè)，隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一味的追求快速發(fā)展，忽略了太陽能光伏電站的后期運營和維護(hù)管理，尤其是在前期的設(shè)計、施工階段，對于光伏發(fā)電的運行和維護(hù)的需求考慮不全面，缺乏太陽能光伏電站運營維護(hù)設(shè)施設(shè)備和預(yù)案措施及經(jīng)驗，光伏電站的安全管理問題也尤為突出，光伏電站的運行維修從業(yè)人員參差不齊，未組織專業(yè)的職業(yè)技能及安全操作的培訓(xùn)，運維人員的安全意識薄弱，運營檢修操作不規(guī)范，易導(dǎo)致設(shè)備的故障和損害。同時由于缺少有力的安全監(jiān)督，運維方式方法不成熟、不科學(xué)、不專業(yè)，再加上光伏電站的運維缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，運維效果不佳，長此以往，對光伏電站的投資人和當(dāng)?shù)卣紩斐梢欢ǖ慕?jīng)濟(jì)損失。

3.4 光伏設(shè)備管理

太陽能光伏電站并網(wǎng)投運后，光伏設(shè)備便成為了電站管理工作的重中之重。只有降低電氣設(shè)備發(fā)生故障的概率，才能切實保證電站安全的穩(wěn)定運行，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)目標(biāo)滿足各方的效益要求。電氣設(shè)備作為光伏電站的核心設(shè)備，是決定安全生產(chǎn)的主要因素，電氣設(shè)備的正常維護(hù)也是保障運行的重中之重，同時又由于大型并網(wǎng)光伏電站涉及的光伏組件及設(shè)備類型和數(shù)量眾多，來自不同廠商，不同技術(shù)發(fā)展水平的光伏發(fā)電設(shè)備的兼容性較差，易導(dǎo)致設(shè)備故障、光伏發(fā)電系統(tǒng)運行的不穩(wěn)定、太陽能利用率低下等問題，嚴(yán)重影響太陽能光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益。長此以往，電器設(shè)備的技術(shù)性能衰弱，組件的使用壽命會降低。為杜絕此類現(xiàn)象發(fā)生，以及把因設(shè)備原因而造成的企業(yè)損失控制到最低，我們應(yīng)當(dāng)制定出一套切實可行的設(shè)備運維管理機(jī)制，從而確保電站安全穩(wěn)定生產(chǎn)，減少設(shè)備故障的發(fā)生，保障順利生產(chǎn)。

4 光伏電站的管理與發(fā)展

4.1 光伏電站管理

光伏電站在建設(shè)和運行期間，應(yīng)當(dāng)根據(jù)我國的相關(guān)法律法規(guī)以及電力行業(yè)的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合其他電站運行的規(guī)章制度，制定出符合自身特點的相關(guān)細(xì)則和章程，以適應(yīng)日常生產(chǎn)經(jīng)營管理的需要和光伏電站的安全高效運行，同時應(yīng)組建項目管理公司，定期巡檢電站，保證電站運行，同時，也可與當(dāng)?shù)氐墓夥鼘嶒炇疫M(jìn)行合作，對電站的運行狀況進(jìn)行精確檢測和把握。

4.2 運行維修人員個人技能素質(zhì)提高

運行維修人員的個人技能素質(zhì)的提高是需要從大量的實踐經(jīng)驗中獲取。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)運維人員的專業(yè)培訓(xùn)工作，不斷提高從業(yè)人員的素質(zhì)水平，加強(qiáng)創(chuàng)新意識，為太陽能光伏電站的可靠運行提供技術(shù)支持和人員保障。在光伏電站運行分析制度建設(shè)的過程中，落實國家相關(guān)政策和補(bǔ)貼，整合多方的資源及力量，進(jìn)而不斷累積光伏電站的建設(shè)生產(chǎn)經(jīng)驗，進(jìn)而提升我國太陽能光伏電站的建設(shè)水平。同時，這就要求太陽能光伏電站的運維人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)自身的實際經(jīng)驗，建立光伏電站的設(shè)備運維技術(shù)檔案，這樣能夠有效地促進(jìn)行業(yè)人員的交流與合作，也能夠幫助運維人員能夠高效的熟悉各設(shè)備參數(shù)和運行概況，為光伏電站的日常運維作業(yè)提供技術(shù)保障。endprint

4.3 相關(guān)政策

對分布式光伏發(fā)電不應(yīng)只采取單一的電量補(bǔ)貼方式，為了維持市場繁榮和東西部利益均等，國家應(yīng)當(dāng)改變相應(yīng)的國家補(bǔ)貼政策，地方政府也應(yīng)貫徹落實補(bǔ)貼和并網(wǎng)政策，政府對光伏電站的補(bǔ)貼不應(yīng)只停留在表面，在具體實施中要做到不拖欠，不推諉，與光伏電站的投資商河建設(shè)方協(xié)商發(fā)展。國家電網(wǎng)對分布式光伏項目的并網(wǎng)政策也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，提高光伏電站投資者的積極性，處理好光伏電網(wǎng)與國家電網(wǎng)之間的利益關(guān)系，最終達(dá)到雙方共贏的目的。

4.4 明確項目的責(zé)任制度

明確項目的責(zé)任制度，提高太陽能光伏電站的整體運維管理水平。太陽能光伏發(fā)電設(shè)備投資較大，且由于位置多為貧困偏遠(yuǎn)地區(qū)，再加上太陽能光伏電站是屬于一個新興事物，在當(dāng)?shù)氐倪\維管理上存在困難，正常運行比較艱難。工作人員應(yīng)該首先明確項目的責(zé)任負(fù)責(zé)制度，確定項目責(zé)任，政府也應(yīng)通過相應(yīng)的政策引導(dǎo)，支持當(dāng)?shù)仄髽I(yè)加入到太陽能光伏設(shè)備的研發(fā)與經(jīng)營中，太陽能光伏電站應(yīng)當(dāng)采用商業(yè)化的管理模式，打造政府和個人雙贏的太陽能光伏電站。

4.5 加強(qiáng)細(xì)節(jié)問題維護(hù)

提升運行維護(hù)管理水平在太陽能光伏電站的建設(shè)中，必須要注意以下細(xì)節(jié)問題：①組件朝向問題，組件應(yīng)當(dāng)呈一定傾角朝南鋪設(shè)；②防遮擋問題，鋪設(shè)于開闊地帶，或者房屋建筑頂層，避免陽光被遮擋；③光伏組件的清潔，可根據(jù)運行環(huán)境的具體情況確定清潔周期和方案。清潔時，應(yīng)避免對面板的踩踏，用科學(xué)有效的方法去污的同時注意對光伏組件的保護(hù)；④做好設(shè)備組件的定期檢修工作，光伏電站常備易損換的部件，以便及時更換損壞的組件，提高工作效率。

5 結(jié)束語

隨著世界工業(yè)化進(jìn)程的加快，資源枯竭和日益嚴(yán)重環(huán)境污染問題也接踵而至，近些年來，我國出臺了各項一系列治理環(huán)境的政策法規(guī)，加大了環(huán)保力度，尤其是對新能源的開發(fā)和利用，國家財政專項專用。太陽能光伏電站的普及和建設(shè)，可見是社會發(fā)展的時代要求，也是我國建設(shè)社會主義的重要組成部分，雖然現(xiàn)階段的光伏電站運維管理還存在一定問題，但其發(fā)展前景不可估量。

參考文獻(xiàn)

[1] 莫海寧，張叢. 光伏電站運維及增值管理的研究及運用[J]. 上海節(jié)能，2017，（01）：11-14.

[2] 王莉. 運行維護(hù)管理機(jī)制分析在太陽能光伏電站的應(yīng)用[J]. 資源節(jié)約與環(huán)保，2016，（10）：4.

[3] 呂谷超. 淺談光伏電站運維管理[J]. 科技展望，2015，（28）：89.

[4] 李雪，劉全，余榮祖，荊劍. 并網(wǎng)光伏電站生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)敏捷分析方法研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源，2014，

（03）：104-109+118.endprint