光伏發(fā)電站運維技術(shù)研究

王 清

國家電投集團江蘇新能源有限公司，江蘇 鹽城 224000

0 引言

光伏發(fā)電站是一種利用太陽能發(fā)電的系統(tǒng)，主要由光伏組件（方陣）、并網(wǎng)逆變裝置組成[1]。光伏組件（方陣）將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，通過并網(wǎng)逆變電源將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能饋入電網(wǎng)。光伏組件會隨著使用的時間長短、強光照射、惡劣環(huán)境氣候等影響，出現(xiàn)輸出功率下降等情況，直接影響光伏發(fā)電站的正常運行。因此，對光伏發(fā)電站的光伏組件進行運維管理具有重要意義[2]。

1 工程概況

漣水光伏站采用分布式安裝結(jié)構(gòu)，安裝容量為 8.4 MW，每 20 塊組件組成一串，每串通過兩根電纜送至匯流箱。該工程一共安裝28 000塊光伏組件，形成7個相互獨立的發(fā)電子單元。

發(fā)電設(shè)備選用某太陽能科技公司的JAP6-72-310型多晶硅光伏組件，某科技公司的GHL-100-SRO-X 系列智能光伏匯流箱。

2 光伏發(fā)電站運維現(xiàn)狀問題

（1）光伏組件在運行中受環(huán)境的影響，會出現(xiàn)表面臟污、玻璃破裂、熱斑、背板灼焦、破裂、接線盒燒損，或是有物體遮擋等不良現(xiàn)象。

（2）光伏發(fā)電站設(shè)備出現(xiàn)故障或發(fā)生事故時，匯流箱是直接保證光伏組件連接與匯流功能的裝置。在運行過程中，存在因環(huán)境溫度高而引起脫扣，箱內(nèi)各熔斷器熔斷、破裂等現(xiàn)象。

3 光伏發(fā)電站運維技術(shù)的應(yīng)用

3.1 光伏組件

（1）伏安特性和工作環(huán)境特性。太陽能電池組件的輸出功率，與太陽能輻射照度、光源的種類及溫度等各種自然條件有關(guān)，因此評價太陽能電池組件輸出特性時，基于模擬太陽光輻射照度和光譜分析太陽光模擬裝置的室內(nèi)測試作為標準測試方法。標準狀態(tài)：太陽能電池組件的表面溫度達到25 ℃，光譜分布AM1.5，輻照度1 000 W/m2。

當太陽能電池組件表面溫度變高時，輸出功率下降，呈現(xiàn)負的溫度特性。晴天受到輻射的組件表面的溫度比外界氣溫高20～40 ℃，此時組件的輸出功率比標準狀態(tài)的輸出功率低。另外，由于季節(jié)和溫度的變化，輸出功率也在變化，當組件溫度不變、輻射照度發(fā)生變化時，短路電流（Isc）與輻射照度成正比，與之伴隨的最大輸出功率（Pm）與輻射照度成正比。當輻射照度不變、組件溫度上升時，開路電壓（Uoc）和最大輸出功率（Pm）下降。

（2）光伏組件運維。光伏組件在運行中要確保不得有物體長時間遮擋，運維人員要定期對其表面污物進行清掃、清理；按照同輻照度條件下，剔除組件衰減影響，電站功率下降5%時宜進行光伏組件的清洗，清洗光伏組件時不得使用銳利物件進行刮洗，不得使用腐蝕性溶劑，嚴禁在風(fēng)力大于4級、大雨、大雪的氣象條件下清洗電池組件；當光伏組件表面出現(xiàn)玻璃破裂或熱斑、背板灼焦、破裂、光伏組件接線盒燒損時，應(yīng)及時進行檢測、更換并做好記錄；在更換光伏組件時，必須斷開相應(yīng)的匯流箱支路正、負極熔斷器及相連光伏組件對應(yīng)直流支路插頭，更換的電池組件需與原組件參數(shù)一致，原則上不允許混裝；如果光伏組件間連接插頭出現(xiàn)燒損需更換時，必須斷開與之相應(yīng)的匯流箱支路正、負極熔斷器及相連光伏組件對應(yīng)直流支路插頭后，方可進行更換，并且運維人員需使用絕緣工器具；光伏組件更換前應(yīng)檢查外觀是否正常、測量開路電壓，更換完畢后必須測量并記錄組串電流；光伏組串電流偏離較大時，應(yīng)及時進行檢查測量，同一個直流匯流箱的各光伏組件串的輸入電流，其偏差應(yīng)不超過5%；大風(fēng)等惡劣天氣過后應(yīng)對光伏組件進行一次全面巡回檢查；嚴禁觸摸光伏組件的金屬帶電部位；嚴禁在雨中進行光伏組件的連線工作，進行連線工作時，必須先用直流鉗表確認回路無電流；光伏組件運行中正極、負極嚴禁接地；夏季環(huán)境溫度比較高時，要定期測量組件溫度，并做好記錄；支架所有螺栓、焊縫連接牢固可靠，接地牢固良好[3]。

（3）光伏組件巡回檢查。光伏組件在運行中，運維人員要定期進行巡回檢查：檢查光伏組件邊框有無縫隙、開膠，表面有無污漬、劃痕、破裂等現(xiàn)象，背板有無發(fā)黃、破損、燒損、設(shè)備參數(shù)標識有無脫落；檢查光伏組件引線、接線盒、連接插頭有無脫落、燒損、絕緣破損現(xiàn)象；檢查各光伏組件接地線連接是否良好,有無開焊、松動等現(xiàn)象；檢查外露的金屬預(yù)埋件有無銹蝕，基礎(chǔ)有無下沉或位移，螺栓螺母是否緊固；支架底座與基礎(chǔ)連接是否牢固，支架有無腐蝕、變形現(xiàn)象；支架是否接地完好、連接可靠，跟蹤支架減速裝置、限位開關(guān)、傾角傳感器是否正常；控制箱柜密封是否良好，箱內(nèi)電器元件有無異常；跟蹤支架轉(zhuǎn)動聲音是否正常、有無發(fā)卡，各支架角度是否一致。

（4）光伏組件運維安全注意事項。破裂的組件存在電力安全隱患，當人員接觸表面或框架時，可能導(dǎo)致觸電；組件工作時，表面可能變熱并有灼傷皮膚的危險；勿將人造太陽光束直對組件，勿將組件局部遮光；不容許兒童和未經(jīng)授權(quán)的人員在太陽能電池組件附近；避免在大風(fēng)及雨天安裝、更換組件。

3.2 光伏匯流箱

GHL-100-SRO-X 型光伏匯流箱用于連接光伏組件與逆變器，在實現(xiàn)匯流、防雷功能的同時，還具有對箱內(nèi)電流、電壓、溫度測量,對防雷、母線、光伏組串的故障診斷，以及與主站通信的功能,便于構(gòu)成光伏發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)，其主要應(yīng)用在大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

（1）匯流箱運維。當直流匯流箱設(shè)備故障而退出運行時，應(yīng)斷開相應(yīng)的直流空開；直流匯流箱開關(guān)跳閘時，如因環(huán)境溫度高引起脫扣，可試送電一次，否則需對相應(yīng)的匯流箱和電纜進行檢查，測量絕緣電阻正常后方可合閘送電；在直流匯流箱內(nèi)工作時，應(yīng)做好光伏組件側(cè)的隔離措施；匯流箱進線端及出線端與匯流箱接地端絕緣電阻≥20 MΩ（DC 1 000 V）；投切匯流箱熔斷器時，工作人員必須使用絕緣工具，匯流箱內(nèi)熔斷器更換時需更換同容量的熔斷器；匯流箱需采用專用鑰匙，順時針扭動則關(guān)閉機箱，逆時針扭動，則開啟機箱；匯流箱輸入、輸出接線時，需擰開防水端子，然后接入連線至保險絲插座，擰緊螺絲，固定好連線，最后擰緊外側(cè)的防水端子；更換匯流箱支路保險時，用專用保險夾鉗取出保險絲；匯流箱更換保險底座時，斷開匯流箱內(nèi)斷路器，并取下所對應(yīng)地支路保險，拔開電池組串的正負極MC4插頭，并用萬用表測量無電壓時方可更換；匯流箱更換其他控制器件時，需斷開匯流箱內(nèi)斷路器，并取下拔開匯流箱內(nèi)全部支路保險，拔開匯流箱所對應(yīng)全部電池組串的正負極MC4插頭，并用萬用表測量無電壓時方可更換；匯流箱更換斷路器時，需斷開所對應(yīng)匯流箱的上側(cè)直流配電柜內(nèi)分支斷路器，并取下拔開匯流箱內(nèi)全部支路保險，拔開匯流箱所對應(yīng)全部電池組串的正負極MC4插頭，并用萬用表測量無電壓時方可更換。

（2）匯流箱巡回檢查。檢查箱體無變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，鎖具是否完好、標識標號是否完整、密封是否良好；檢查箱內(nèi)各熔斷器有無熔斷、破裂現(xiàn)象，采集板、防雷模塊、開關(guān)有無異常；檢查接地線連接是否良好；檢查進出線電纜是否完好，有無變色、掉落、松動、斷線、絕緣破損現(xiàn)象。

（3）匯流箱異常處理。當監(jiān)控后臺上顯示所有支路電流值顯示為0（或通信中斷）時，確認電源板、測量板供電正常，對應(yīng)電源指示燈亮；檢查匯流箱內(nèi)斷路器及直流柜內(nèi)對應(yīng)斷路器處于閉合狀態(tài)；測量板與正匯流板之間帶纜連接正常且良好接觸；確認測量板—接線端子、接線端子—通信管理機之間通信線接線正確且接觸良好；通過按鍵查看測量板上數(shù)碼管上電流值顯示正常；測量板上接收燈頻繁閃爍，發(fā)送燈間歇性閃爍。測量板上通信參數(shù)設(shè)置如下：C1（通信模式）為0、C2（裝置地址）設(shè)置正確、C3（波特率）為1。

當監(jiān)控后臺上顯示某一支路電流值顯示為0時，確認該支路對應(yīng)組件正負極進線接線正確且接觸良好；斷開斷路器，取下該支路所對應(yīng)正負極熔斷器，用萬用表測量對應(yīng)正負極熔芯底座下端之間電壓值為正常值（DC 500～800 V）；使用萬用表測量所取下熔斷器兩端導(dǎo)通狀態(tài)，確認正負極熔斷器是否熔斷；將熔斷器安裝進熔斷器底座內(nèi)，確認熔斷器與底座接觸良好，可用萬用表測量熔斷器上下兩端螺栓處于導(dǎo)通狀態(tài)；確認測量板與正匯流板之間帶纜連接正常且良好接觸；通過按鍵查看測量板上數(shù)碼管上該支路電流值顯示正常；使用鉗型表測量，確認該支路通過有電流且數(shù)值正常。

4 結(jié)束語

隨著國內(nèi)光伏電站的大力興建，對其后期運維工作也提出了更高的要求。安全、智能的運維技術(shù)，可以給光伏發(fā)電站的穩(wěn)定運行提供保障，還可減少相關(guān)運維人員編制，降低運維成本，從而保障光伏發(fā)電站的綜合經(jīng)濟效益。