光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行與維護(hù)管理

王盛強(qiáng)，齊英新，邢 佳

（1.遼寧太陽(yáng)能研究應(yīng)用有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110136；2.沈陽(yáng)興源電力設(shè)備有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110136）

光伏并網(wǎng)電站已經(jīng)慢慢成為我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的產(chǎn)業(yè)之一，其不僅經(jīng)濟(jì)效益高，而且綠色環(huán)保；由于光伏并網(wǎng)電站建設(shè)有別于火電廠、水電廠，對(duì)電氣設(shè)備要求也很高，從傳統(tǒng)意義上雖然脫離了人工值守維護(hù)，降低了生產(chǎn)成本，但是為了保障光伏并網(wǎng)電站能夠運(yùn)行得更穩(wěn)定、更可靠及更安全，還需要注意后期的運(yùn)行維護(hù)管理，只有這樣才能讓光伏并網(wǎng)電站收益最大化。

1 光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行管理存在問(wèn)題分析

1.1 運(yùn)行維護(hù)人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)有待提高

阻礙光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行維護(hù)行業(yè)發(fā)展的重要原因是目前我國(guó)光伏發(fā)電專(zhuān)業(yè)人員嚴(yán)重不足，具體原因是我國(guó)大專(zhuān)院校光伏發(fā)電專(zhuān)業(yè)或者光伏電站運(yùn)行維護(hù)專(zhuān)業(yè)尚未開(kāi)設(shè)或者未大面積普及，只是招聘應(yīng)屆相關(guān)電力專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生或者在火電廠變電所從事的電氣運(yùn)行人員，在光伏發(fā)電運(yùn)行維護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)方面缺乏必要的了解，實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)也比較少，造成整個(gè)運(yùn)行維護(hù)行業(yè)人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)參差不齊，如果光伏并網(wǎng)電站出現(xiàn)故障后，由于運(yùn)行維護(hù)人員處理不及時(shí)或者操作不當(dāng)，將會(huì)在原來(lái)基礎(chǔ)上擴(kuò)大故障范圍和造成其他技術(shù)隱患，無(wú)法達(dá)到光伏并網(wǎng)電站穩(wěn)定、可靠安全運(yùn)行[1]。

1.2 運(yùn)行管理監(jiān)控不到位

光伏并網(wǎng)電站能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)是建立運(yùn)行監(jiān)控管理制度，光伏并網(wǎng)電站能夠安全運(yùn)行的保障是參與運(yùn)行維護(hù)管理人員能夠認(rèn)真落實(shí)監(jiān)控管理制度。監(jiān)控管理制度就是對(duì)日常一些運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)電站信息系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，往往在實(shí)際操作中，由于運(yùn)維人員在管理過(guò)程中懈怠，造成監(jiān)控管理制度執(zhí)行不到位，所以不能保證光伏并網(wǎng)電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，主要原因是無(wú)法對(duì)光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.3 日常維護(hù)管理措施不到位

光伏并網(wǎng)電站穩(wěn)定可靠運(yùn)行管理的關(guān)鍵是日常維護(hù)管理。各種運(yùn)行記錄統(tǒng)計(jì)和整理是光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行管理的手段，日常需要記錄的技術(shù)文件比較多，例如光伏并網(wǎng)電站檢修維護(hù)記錄、日（月）累積發(fā)電量記錄、巡查情況記錄、電網(wǎng)調(diào)度記錄等，這些記錄必須真實(shí)、詳細(xì)，為日后故障維修排查和年底發(fā)電量統(tǒng)計(jì)提供依據(jù)，由于在實(shí)際操作過(guò)程中數(shù)據(jù)記錄不清楚，導(dǎo)致在光伏并網(wǎng)電站處理故障及問(wèn)題過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)很大漏洞。此外大部分光伏并網(wǎng)電站都建在空曠杳無(wú)人煙的地區(qū)，人為破壞和偷竊等現(xiàn)象時(shí)而發(fā)生，影響光伏電站的正常運(yùn)行[1]。

1.4 關(guān)鍵器件質(zhì)量問(wèn)題

前期在光伏并網(wǎng)電站設(shè)計(jì)、設(shè)備選型及采購(gòu)安裝過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備選型失誤、采購(gòu)中追求原材料的低廉價(jià)格及安裝中偷工減料，降低材料成本，忽視產(chǎn)品質(zhì)量，這些都會(huì)給光伏并網(wǎng)電站后期運(yùn)行維護(hù)管理造成諸多困難，例如光伏組件制造工藝不過(guò)關(guān)造成隱裂熱斑；匯流箱內(nèi)部開(kāi)關(guān)拉弧著火；逆變器故障頻發(fā)，逆變器待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)；電線電纜不具有阻燃特性遇明火造成火災(zāi)；電站主體工程偷工減料等等，上述問(wèn)題都會(huì)對(duì)電站運(yùn)行管理造成諸多危害，留下很多安全隱患，問(wèn)題的關(guān)鍵還在于產(chǎn)品質(zhì)量。只為追求建設(shè)成本降低，而不考慮電站后期運(yùn)行維護(hù)，那么電站運(yùn)營(yíng)就失去本身的意義。

2 光伏并網(wǎng)電站技術(shù)文件管理體系分析

在日常維護(hù)管理過(guò)程中，為了保證光伏并網(wǎng)電站安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定高效運(yùn)行，必須建立規(guī)范和有效的技術(shù)文件管理體系機(jī)制，建立全面完整的技術(shù)文件資料檔案，電站技術(shù)文件要設(shè)置專(zhuān)人管理，為電站的安全可靠運(yùn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持[2]。

2.1 建立光伏并網(wǎng)電站設(shè)備技術(shù)檔案

該技術(shù)檔案主要包括：電站原始設(shè)計(jì)圖紙、原始施工圖紙、竣工圖紙、各個(gè)施工環(huán)節(jié)隱蔽工程驗(yàn)收文件、采購(gòu)的電氣設(shè)備或者器件基本參數(shù)、電氣設(shè)備安裝手冊(cè)和調(diào)試手冊(cè)、所有斷路器操作、開(kāi)關(guān)旋鈕以及信號(hào)和指示燈的使用說(shuō)明、電氣設(shè)備運(yùn)行操作規(guī)程、光伏電站日常維護(hù)項(xiàng)目及內(nèi)容、所有日常維護(hù)項(xiàng)目要點(diǎn)和日常維護(hù)周期、光伏并網(wǎng)電站常見(jiàn)故障及解決手冊(cè)等。

2.2 建立光伏并網(wǎng)電站信息化管理系統(tǒng)

根據(jù)光伏并網(wǎng)電站建設(shè)規(guī)模利用數(shù)字化信息技術(shù)建立起數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括兩個(gè)方面，一方面是光伏電站基本信息：氣象地理資料、電站建設(shè)規(guī)模、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、建設(shè)時(shí)間、竣工時(shí)間、電氣設(shè)備基本參數(shù)等；另一方面是光伏電站動(dòng)態(tài)信息：各個(gè)子方陣匯流箱開(kāi)路電壓、短路電流；各個(gè)子方陣逆變器輸入輸出電壓、供電情況、累計(jì)發(fā)電量；光伏并網(wǎng)電站總體輸出電壓、供電情況及累計(jì)發(fā)電量等。

2.3 建立光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行維護(hù)檔案

根據(jù)運(yùn)行周期每天光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行維護(hù)人員需要記載運(yùn)行數(shù)據(jù)和其他工作內(nèi)容，這些數(shù)據(jù)能夠直接反映設(shè)備運(yùn)行情況，同時(shí)也是制定光伏電站運(yùn)行維護(hù)方案和分析電站運(yùn)行狀況的重要依據(jù)之一。光伏并網(wǎng)電站日常運(yùn)行維護(hù)檔案包括光伏電站運(yùn)行維護(hù)日志、累計(jì)發(fā)電量報(bào)表、巡檢記錄、維護(hù)檢修記錄、運(yùn)行分析記錄、檢修管理分析記錄等。主要記錄當(dāng)天天氣情況、環(huán)境溫度、各個(gè)子方陣、匯流箱及逆變器運(yùn)行情況，當(dāng)天電站實(shí)時(shí)總發(fā)電量及當(dāng)天系統(tǒng)發(fā)電運(yùn)行情況分析等，這些記錄可以讓運(yùn)維人員和檢修人員及時(shí)了解現(xiàn)階段設(shè)備運(yùn)行實(shí)際情況[3]。

2.4 建立光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行分析制度

根據(jù)光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行維護(hù)檔案，定期組織運(yùn)維值長(zhǎng)和運(yùn)維人員對(duì)光伏電站運(yùn)行情況進(jìn)行總體分析，通過(guò)分析來(lái)找問(wèn)題；同時(shí)根據(jù)查隱患找漏洞運(yùn)維人員應(yīng)提出具有可操作性的解決方案。通過(guò)建立光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行分析制度可以提高運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，彌補(bǔ)在光伏并網(wǎng)電站運(yùn)維知識(shí)上的不足，同時(shí)通過(guò)不斷地定期進(jìn)行電站運(yùn)行情況分析，可以提高光伏電站安全穩(wěn)定運(yùn)行水平[4]。

3 光伏并網(wǎng)電站電氣設(shè)備運(yùn)維要點(diǎn)

在運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，運(yùn)維管理人員要完善各項(xiàng)電氣設(shè)備管理制度，保證電氣設(shè)備運(yùn)行可靠性與安全性。運(yùn)維管理人員必須對(duì)制定的管理制度嚴(yán)格執(zhí)行及有效管理，不斷地創(chuàng)新管理模式，提升工作質(zhì)量。

3.1 光伏組件及支架運(yùn)維要點(diǎn)

（1）根據(jù)檢查周期，定期檢查光伏組件玻璃表面是否有破損現(xiàn)象，是否發(fā)生熱斑效應(yīng)，光伏組件接頭處是否牢固，絕緣是否良好，組件與支架之間固定是否牢固，有無(wú)松脫現(xiàn)象。（2）在有條件的情況下，應(yīng)該配備紅外線熱像儀，當(dāng)太陽(yáng)能輻照度800W/m2以上，同一組子方陣使用紅外線熱像儀進(jìn)行查看，觀察光伏組件內(nèi)部表面溫度是否均衡，是否有過(guò)熱現(xiàn)象，從而能在短時(shí)間內(nèi)判斷光伏組件是否發(fā)生熱斑效應(yīng)。（3）檢查所有光伏組件鋁邊框與支架接地是否良好，鋁邊框必須牢固接地，外觀無(wú)破損或老化；所有光伏組件引出線串聯(lián)連接緊固可靠、連接頭無(wú)腐蝕、無(wú)異物且無(wú)松動(dòng)。（4）定期檢查組件支架牢固性與穩(wěn)定性，檢查組件支架表面鍍鋅層是否有腐蝕現(xiàn)象，混凝土基礎(chǔ)是否有開(kāi)裂現(xiàn)象。（5）定期檢查組件支架所有固定螺栓、緊固件、以及其他需要連接部位是否牢固可靠，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)修補(bǔ)[5]。（6）光伏組件方陣采光面要保持清潔，如積有灰塵，應(yīng)該定期（3個(gè)月周期）使用拖布和清水進(jìn)行清掃，或有條件的情況下可以裝配自動(dòng)清掃機(jī)器人進(jìn)行清洗，在清洗的過(guò)程中，不能使用腐蝕性的溶液清洗或者硬物擦拭；光伏組件方陣除人為情況下，一般不會(huì)受到損壞，在遇到大雪、大雨、冰雹等情況下，應(yīng)該對(duì)方陣受光面及時(shí)進(jìn)行清掃和擦拭。有積雪應(yīng)及時(shí)清理。（7）使用過(guò)程中，要定期（1-3個(gè)月）對(duì)光伏組件方陣各種電參數(shù)及各發(fā)電單元峰值功率燈進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，以保證光伏組件方陣能夠正常運(yùn)行，同時(shí)還要檢查太陽(yáng)能電池組件表面封裝及接線盒間接頭，如果發(fā)現(xiàn)表面封裝受潮進(jìn)水、各串電池片變色及接頭脫焊，腐蝕等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換和維修。（8）對(duì)于單軸跟蹤和雙軸跟蹤系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏組件方陣，還要定期檢查系統(tǒng)的機(jī)械和電氣性能是否正常。

3.2 交直流匯流箱運(yùn)維要點(diǎn)

（1）定期查看交直流匯流箱箱體是否有變形、銹蝕、滲水等現(xiàn)象，箱體開(kāi)關(guān)鎖動(dòng)作靈活，進(jìn)線口和出線口防火泥無(wú)缺失。（2）定期檢查交直流匯流箱輸入端子是否牢固可靠，有無(wú)松脫和銹蝕現(xiàn)象；匯流輸出斷路器動(dòng)作是否靈活可靠，交流匯流箱各個(gè)輸入回路斷路器動(dòng)作是否可靠；如果安裝智能型交直流匯流箱，可以通過(guò)內(nèi)部監(jiān)控單元，手動(dòng)進(jìn)行切換觀察每個(gè)光伏組串工作電壓和工作電流是否正常，從而確定各個(gè)回路光伏組串直流熔斷器工作是否正常[6]。（3）直流匯流側(cè)電纜的正極和負(fù)極對(duì)地絕緣電阻均應(yīng)大于2MΩ；交直流匯流箱內(nèi)部浪涌保護(hù)器應(yīng)連接可靠，上一級(jí)配斷路器的，斷路器應(yīng)在合閘位置。

3.3 交直流配電柜運(yùn)維要點(diǎn)

（1）直流配電柜柜體表面無(wú)變形、銹蝕等現(xiàn)象，柜門(mén)開(kāi)關(guān)鎖或者聯(lián)鎖裝置能靈活開(kāi)啟。（2）直流配電柜內(nèi)部各個(gè)回路接線端子無(wú)松動(dòng)，接觸牢固可靠；直流輸入接口與直流輸出接口連接處都應(yīng)穩(wěn)定可靠，且直流輸出電纜正極和負(fù)極對(duì)地絕緣電阻均應(yīng)大于2MΩ；內(nèi)部各個(gè)回路斷路器應(yīng)動(dòng)作靈活，穩(wěn)定可靠。（3）直流配電柜柜門(mén)面板上儀表、指示燈顯示應(yīng)準(zhǔn)確。（4）交流配電柜內(nèi)部母線無(wú)放電發(fā)黑痕跡，各連接點(diǎn)緊固螺栓無(wú)松動(dòng)無(wú)生銹；KYN28型手車(chē)柜、GCS型抽出式成套交流柜推拉應(yīng)靈活、無(wú)阻礙現(xiàn)象；動(dòng)觸頭與靜觸頭中心線應(yīng)一致，且觸頭應(yīng)接觸緊密。（5）交流配電柜門(mén)面板電流表、電壓表、指示燈及功率表顯示應(yīng)正確無(wú)誤，在停電檢修時(shí)，應(yīng)檢測(cè)柜內(nèi)各回路線路和線間絕緣電阻值，一次回路對(duì)地絕緣電阻必須大于0.5MΩ；二次回路對(duì)地絕緣電阻必須大于1MΩ。

3.4 并網(wǎng)逆變器運(yùn)維要點(diǎn)

（1）并網(wǎng)逆變器電氣連接準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)牢固，柜體無(wú)銹蝕等現(xiàn)象，運(yùn)行時(shí)無(wú)振動(dòng)和噪聲；柜體表面操作面板可以靈活切換操作。（2）并網(wǎng)逆變器內(nèi)部風(fēng)扇散熱良好，空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，溫度恒定，可以根據(jù)設(shè)定溫度自動(dòng)開(kāi)啟關(guān)閉；定期使用紅外熱成像儀觀察逆變器內(nèi)部各個(gè)連接部件是否有溫度過(guò)高現(xiàn)象，進(jìn)而判斷連接件有無(wú)松動(dòng)問(wèn)題。（3）利用外電網(wǎng)停電或者檢修時(shí)，將交流輸出側(cè)（電網(wǎng)側(cè)）斷路器斷開(kāi)，此時(shí)并網(wǎng)逆變器應(yīng)立即停止工作（孤島保護(hù)）[7]。

4 光伏電站運(yùn)行維護(hù)常見(jiàn)故障及解決方法

4.1 故障現(xiàn)象：并網(wǎng)逆變器無(wú)法并網(wǎng)

故障分析：并網(wǎng)逆變器與市電電網(wǎng)無(wú)法連接。

可能原因：（1）并網(wǎng)逆變器交流側(cè)斷路器沒(méi)有合上。（2）并網(wǎng)逆變器交流側(cè)輸出端子連接時(shí)接觸不良、松動(dòng)或者沒(méi)有連接。

解決方法：使用萬(wàn)用表750V交流電壓檔或自動(dòng)交流電壓檔測(cè)量并網(wǎng)逆變器交流側(cè)輸出電壓，在正常運(yùn)行情況下，交流側(cè)輸出端子電壓應(yīng)為220V（+7%到-10%）或者380V±10%左右，如果沒(méi)有測(cè)量到電壓，應(yīng)依次檢查接線端子是否有松動(dòng)，并網(wǎng)逆變器交流側(cè)斷路器是否閉合，漏電保護(hù)斷路器是否斷開(kāi)。

4.2 故障現(xiàn)象：并網(wǎng)逆變器屏幕沒(méi)有顯示

故障分析：并網(wǎng)逆變器直流側(cè)沒(méi)有輸入。

可能原因：（1）光伏方陣各組串發(fā)電單元輸出偏低，正常工作電壓應(yīng)該在100V到800V，當(dāng)?shù)陀?00V時(shí)，并網(wǎng)逆變器停止工作，各光伏組串輸出電壓與太陽(yáng)能輻照度有直接關(guān)系。（2）光伏方陣各組串發(fā)電單元輸入端正負(fù)極性接反。（3）并網(wǎng)逆變器直流側(cè)斷路器沒(méi)有合上。（4）各組串發(fā)電單元可能有組件短路造成其他組串不能正常工作。

解決方法：使用萬(wàn)用表1000V直流電壓檔測(cè)量并網(wǎng)逆變器直流側(cè)輸入電壓，輸入電壓正常時(shí)，總電壓為各發(fā)電單元組串輸出電壓之和，如果沒(méi)有測(cè)量到電壓，依次檢查直流側(cè)斷路器、接線端子及接頭等是否正常，更換發(fā)電單元組件，對(duì)于多路輸入光伏組串應(yīng)該分開(kāi)單獨(dú)介入測(cè)試。

5 結(jié)論

光伏電站運(yùn)營(yíng)的主要工作是光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行維護(hù)，電站運(yùn)行效率和實(shí)際效果關(guān)系到光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性、可靠性；直接影響到電站發(fā)電量，只有建立完善的管理制度，完善的人員培訓(xùn)方案，完善的運(yùn)行維護(hù)制度，才能切實(shí)提高運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量，有效提高運(yùn)行效率。