光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理研究

曾小波

（中建凱德電子工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610066）

0 引言

隨著我國(guó)改革開放事業(yè)的不斷推進(jìn)，國(guó)人生活水平得到極大改善，在此背景下，社會(huì)各界不斷提高了對(duì)生態(tài)環(huán)保行業(yè)的關(guān)注度，與此同時(shí)我國(guó)也提出了“可持續(xù)發(fā)展理念”，以及頒布了一系列倡導(dǎo)生態(tài)保護(hù)的法規(guī)辦法，以期加大對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度。太陽(yáng)能作為一種綠色的資源，因?yàn)閷?duì)于其的應(yīng)用，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)任何傷害，所以對(duì)于太陽(yáng)能的開發(fā)利用，對(duì)推動(dòng)生態(tài)環(huán)保具有十分積極的意義。近年來(lái)，電力企業(yè)不斷加強(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能資源的開發(fā)利用，光伏發(fā)電站陸續(xù)開展建設(shè)并投入實(shí)際使用。光伏發(fā)電站作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其不僅可提升可再生資源的利用率，還可達(dá)到環(huán)境保護(hù)的效果，以及可促進(jìn)清潔能源發(fā)展，這同時(shí)是未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。但就目前實(shí)際情況而言，由于光伏發(fā)電站在設(shè)備安裝管理方面不論是其技術(shù)水平還是安裝管理水平都相對(duì)偏低，使機(jī)電設(shè)備安裝管理中仍存在著一系列問(wèn)題。因此，本文將對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理進(jìn)行研究。

1 光伏發(fā)電站及其機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)概述

1.1 光伏發(fā)電站

光伏發(fā)電站主要指的是通過(guò)太陽(yáng)光能，依托一系列特殊材料構(gòu)建的發(fā)電體系，在與電網(wǎng)連接后可直接為電網(wǎng)提供電能的發(fā)電系統(tǒng)[1]。相較于傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電系統(tǒng)，光伏發(fā)電站是我國(guó)落實(shí)可持續(xù)發(fā)展理念的一項(xiàng)重要舉措。隨著近年來(lái)我國(guó)對(duì)光伏發(fā)電站的不斷大力推廣，及光伏發(fā)電站相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，如今關(guān)于光伏發(fā)電站的建設(shè)項(xiàng)目也在不斷增多。正是由于光伏發(fā)電站數(shù)量不斷增多，讓光伏發(fā)電站在進(jìn)行機(jī)電設(shè)備安裝時(shí)面臨惡劣地理位置環(huán)境的情況變得越來(lái)越普遍，進(jìn)而讓如何有效提升光伏發(fā)電站的機(jī)電設(shè)備安裝質(zhì)量，成為如今光伏發(fā)電站建設(shè)中所需解決的一項(xiàng)重要課題。

1.2 光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)

光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備主要可分為兩大系統(tǒng)，即為帶有蓄電池的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和不帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，前者有蓄電池協(xié)助，所以可進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行并開展發(fā)電作業(yè)；后者則是與建立完備的電網(wǎng)相連接，與電網(wǎng)協(xié)同進(jìn)行電力傳輸。該兩大系統(tǒng)的融合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電站機(jī)電系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性，即為在實(shí)際應(yīng)用中可依據(jù)相關(guān)指令來(lái)進(jìn)行并入、運(yùn)行或退出電網(wǎng)的一系列工作[2]。即使出現(xiàn)突發(fā)情況導(dǎo)致電網(wǎng)停止工作，光伏發(fā)電站的機(jī)電設(shè)備也有概率處于正常工作的狀態(tài)，并保證正常供電。為讓兩大系統(tǒng)相互間保持聯(lián)系并各自獨(dú)立，通常帶有蓄電池的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)會(huì)裝置于居民建筑中，而不帶有蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)則裝置于電網(wǎng)系統(tǒng)中。對(duì)于光伏發(fā)電站所包含的機(jī)電設(shè)備，主要分為下述幾部分：①光伏電池。在光照充足的外部環(huán)境下，光伏電池可不斷積累異號(hào)電荷，繼而形成光生電壓，即為光生伏特效應(yīng)。要具備光照條件，且非必要是自然光源。光伏電池可利用能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的效用，對(duì)光能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)前主流的光伏電池類型有單晶硅、非晶硅等。②蓄電池。光伏發(fā)電站的機(jī)電設(shè)備中，蓄電池能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)向負(fù)載，以此確保正常供電，在面臨相關(guān)光照時(shí)可對(duì)電能予以有效存儲(chǔ)，這便對(duì)蓄電池提出了相應(yīng)的使用周期頻率要求，并且系統(tǒng)運(yùn)行期間要關(guān)注蓄電池周邊所面臨的溫度影響，另外還要關(guān)注蓄電池應(yīng)用期間所要保證的充電效率及相關(guān)的深放電能力。③逆變器。在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備中，逆變器主要作用于將直流電轉(zhuǎn)化成交流電，光伏電池、蓄電池中存儲(chǔ)的直流電源，倘若要開展交流負(fù)載即要借助逆變器予以轉(zhuǎn)化，就如今光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備兩大運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，即應(yīng)當(dāng)在獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)上分別裝置逆變器，兩大系統(tǒng)各自獨(dú)立，就不同的電站系統(tǒng)開展電流轉(zhuǎn)化，以此確保系統(tǒng)在相對(duì)獨(dú)立的前提下，盡可能提升發(fā)電效率。通常而言，大型光伏發(fā)電站所應(yīng)用的設(shè)備均包括有正弦波逆變器，此類逆變器需要投入較高的使用成本，但在實(shí)際使用中可就各種負(fù)載開展有效的電流調(diào)解工作。

2 光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理的影響因素

2.1 光伏陣列相互遮擋

因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)劃不合理，光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)在裝置時(shí)，往往會(huì)受到來(lái)自建筑物、樹木等造成的陽(yáng)光遮擋，進(jìn)一步對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備整體運(yùn)行造成不利影響。遮陰情況下，光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出顯著的熱斑效應(yīng)、最大功率點(diǎn)跟蹤失效等問(wèn)題。其中，熱斑效應(yīng)即為光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)在遮陰情況下，讓系統(tǒng)中的陣列發(fā)生失配現(xiàn)象，由此引發(fā)熱斑效應(yīng)。受熱斑效應(yīng)影響，會(huì)讓發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，且主要表現(xiàn)為讓太陽(yáng)能輸出功率及機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)發(fā)電能力不斷減弱，同時(shí)還會(huì)讓相關(guān)組件出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)一步難以發(fā)揮正常效能，縮短其使用壽命。除此之外，在光伏陣列相互遮擋影響下，光伏發(fā)電站機(jī)光伏陣列P-V 特性還會(huì)受到一定影響，致使引發(fā)最大功率跟蹤失效問(wèn)題。

2.2 光伏組件功率衰減

在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理實(shí)踐中，電力企業(yè)通常要對(duì)電站發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算，在此期間，需要對(duì)過(guò)去制定的預(yù)期相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)用參考。而由于光伏組件功率衰減因素的存在，致使實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)相互間會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)偏差，這一問(wèn)題在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理中十分常見，但往往會(huì)受到忽視，進(jìn)而會(huì)一定程度上加大電力工作的安全隱患，電力企業(yè)在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理中應(yīng)提高對(duì)光伏組件功率衰減問(wèn)題的重視度。

2.3 逆變器與組件不相匹配

受逆變器與組件不相匹配影響，會(huì)讓光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)中的逆變器在低功率環(huán)境下發(fā)生超負(fù)荷運(yùn)行問(wèn)題。所以，為確保逆變器及相關(guān)系統(tǒng)元件的有序運(yùn)行，電力企業(yè)通常會(huì)采取對(duì)光伏陣列予以增加的方法以保證其安全性。然而該種方法的引入會(huì)造成嚴(yán)重的電能損耗，同時(shí)會(huì)造成并聯(lián)的組件路數(shù)超過(guò)逆變器的最大限額，過(guò)載的并聯(lián)數(shù)路會(huì)讓發(fā)電單元的占地面積擴(kuò)大，進(jìn)而引發(fā)木桶效應(yīng)。

2.4 光伏組件支撐系統(tǒng)模型較為單一

支撐系統(tǒng)作為光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的重要組成部分，其主要指的是光伏支架及支架的配套設(shè)備，其重要影響著光伏發(fā)電站的安全有序運(yùn)行。支撐系統(tǒng)不管是其質(zhì)量性能，還是安裝合理與否，都重要影響著整體光伏發(fā)電站的運(yùn)行質(zhì)量及使用年限。在安裝管理實(shí)踐中，倘若支撐系統(tǒng)的鋼支架部分、樁基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工存在不當(dāng)之處，則會(huì)很大程度上降低光伏發(fā)電站的安全性、穩(wěn)定性。另外，倘若光伏發(fā)電站支撐系統(tǒng)應(yīng)用有不合格的施工材料，也會(huì)致使光支架、樁基基礎(chǔ)等出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)而使光伏發(fā)電站的應(yīng)用面臨安全隱患。

2.5 線路及場(chǎng)地設(shè)計(jì)規(guī)劃合理性不足

線路及場(chǎng)地設(shè)計(jì)規(guī)劃合理性不足，也是影響光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理有序進(jìn)行的一項(xiàng)重要因素。一些電力企業(yè)在對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備開展安裝管理時(shí)，往往會(huì)疏忽線路及場(chǎng)地的重要性。在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理實(shí)踐中，由于沒(méi)有對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行深度的調(diào)查研究，使得線路及場(chǎng)地設(shè)計(jì)規(guī)劃與實(shí)際需求存在不相符的情況。同時(shí)，對(duì)于一些機(jī)電設(shè)備的安裝管理人采用過(guò)去的方式方法，如在地形起伏變化較大的區(qū)域開展規(guī)劃建設(shè)時(shí)，會(huì)應(yīng)用填平的方式，讓地面滿足規(guī)劃建設(shè)要求。該種處理手段不僅要投入極大的人力物力成本，還會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成一定破壞，并且還會(huì)對(duì)后續(xù)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備管理維護(hù)造成不利影響。

3 光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理對(duì)策

3.1 科學(xué)防范遮陰現(xiàn)象

針對(duì)遮陰現(xiàn)象對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理所帶來(lái)的影響，電力企業(yè)應(yīng)采取科學(xué)有效的預(yù)防措施。針對(duì)由于遮陰現(xiàn)象引發(fā)的最大功率點(diǎn)跟蹤失效問(wèn)題，可依托研究新的最大功率算法以進(jìn)行解決，特別要確保新型最大功率算法可實(shí)現(xiàn)可靠的全局搜索功能。同時(shí)，電力企業(yè)應(yīng)針對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的陣列結(jié)構(gòu)開展全面研究，制定有效對(duì)策以推進(jìn)對(duì)光伏發(fā)電站太陽(yáng)能陣列結(jié)構(gòu)的優(yōu)化整合。近年來(lái)，我國(guó)已研發(fā)出一種新型并網(wǎng)發(fā)電結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)下的光伏組件相互獨(dú)立，并配備有相互獨(dú)立的最大功率點(diǎn)跟蹤控制器，這一組件可對(duì)各模塊開展獨(dú)立的最大功率控制，以此可有效解決光伏組件由于不匹配引發(fā)的消耗，以及有效應(yīng)對(duì)遮陰現(xiàn)象對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)帶來(lái)的影響[3]。除此之外，電力企業(yè)還應(yīng)對(duì)機(jī)電設(shè)備裝置部位進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，裝置前應(yīng)綜合分析一年四季的光照影響，應(yīng)依據(jù)各節(jié)氣點(diǎn)實(shí)際環(huán)境的氣候條件及光照變化來(lái)針對(duì)調(diào)節(jié)光伏陣列的距離，以此盡可能降低遮陰現(xiàn)象對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備造成的影響。

3.2 遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安裝光伏組件

光伏組件的質(zhì)量性能，以及匹配與否，重要影響著光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以，電力企業(yè)在開展光伏組件購(gòu)置過(guò)程中，應(yīng)切實(shí)遵循相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，必須要保證所購(gòu)置的光伏組件要質(zhì)量性能過(guò)關(guān)[4]。與此同時(shí)，電力企業(yè)還應(yīng)當(dāng)結(jié)合安裝實(shí)踐中實(shí)際需求開展采購(gòu)，必須要確保不同組件之間的有效匹配。光伏發(fā)電站各組件相互間出現(xiàn)不匹配問(wèn)題，必然會(huì)對(duì)發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行造成不利影響，因而，應(yīng)通過(guò)質(zhì)量檢測(cè)部分，對(duì)購(gòu)置光伏組件開展嚴(yán)格的質(zhì)量及匹配檢測(cè)，對(duì)與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不相符的組件予以剔除更換。

3.3 確保逆變器與組件匹配統(tǒng)一

在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安全管理中，電力企業(yè)必須要提高對(duì)逆變器與組件不匹配問(wèn)題的重視度，在安裝管理實(shí)踐中，工作人員可借助增加光伏陣列的手段以解決逆變器與組件不相匹配的問(wèn)題[5]。依托這一方法，可切實(shí)將組件的并聯(lián)路數(shù)控制在逆變器最大限額范圍內(nèi)，確保其安全性、穩(wěn)定性。并且還可一定程度上降低電能損耗，縮減發(fā)電單元面積，避免發(fā)電系統(tǒng)自棄光現(xiàn)象的引發(fā)。鑒于此，在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安全管理中，電力企業(yè)應(yīng)采取有效對(duì)策以保證逆變器與組件的匹配統(tǒng)一。

3.4 選取科學(xué)完備的支撐系統(tǒng)模型

科學(xué)完備的支撐系統(tǒng)重要性著光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定性。鑒于此，在光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理中，應(yīng)開展好支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。對(duì)于支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要開展好支撐系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)支撐系統(tǒng)模型過(guò)程中，需要針對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備的當(dāng)下工作狀態(tài)來(lái)對(duì)其各機(jī)電設(shè)備開展科學(xué)排序，以全面完整的結(jié)合體對(duì)支撐系統(tǒng)予以整合，保證支撐系統(tǒng)支架相互間的連接緊密。其次，還要開展好對(duì)支撐系統(tǒng)材料的控制工作，所應(yīng)用材料一定要符合支撐系統(tǒng)所需求的機(jī)械強(qiáng)度。另外，還應(yīng)全面考慮支撐系統(tǒng)支架相互間的安全性，保證支撐系統(tǒng)的安全性、可靠性可滿足光伏發(fā)電站實(shí)際需求。

3.5 對(duì)場(chǎng)地及線路合理規(guī)劃設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電站建設(shè)場(chǎng)地選擇及線路的規(guī)劃設(shè)計(jì)重要影響著光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備的安裝管理。鑒于此，電力企業(yè)在選擇建設(shè)場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)盡可能選擇平整性的場(chǎng)地，有效避免填平工作，確保建設(shè)工作的有序進(jìn)行。如果因?qū)嶋H情況難以避免地要選擇起伏較大的建設(shè)場(chǎng)地，則在對(duì)場(chǎng)地開展填平處理過(guò)程中，應(yīng)開展好對(duì)填土交通路線的規(guī)劃工作，并開展好運(yùn)輸路線的揚(yáng)塵處理工作。另外，在建設(shè)前期，還應(yīng)開展深度實(shí)地勘測(cè)，對(duì)各類情況機(jī)械能綜合分析情況，保證線路規(guī)劃設(shè)計(jì)方案可滿足實(shí)際要求，盡可能減少非必要工作量的增加，提升工作效率，促進(jìn)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理工作的順利進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，光伏發(fā)電站作為科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其不僅可提升可再生資源的利用率，還可達(dá)到環(huán)境保護(hù)的效果，以及可促進(jìn)清潔能源發(fā)展，這同時(shí)是未來(lái)電力行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。為此，電力企業(yè)應(yīng)提高對(duì)光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理的有效重視，結(jié)合機(jī)電設(shè)備安裝管理面臨的一系列影響因素，從科學(xué)防范遮陰現(xiàn)象、遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安裝光伏組件、確保逆變器與組件匹配統(tǒng)一等多個(gè)不同方面著手，保障光伏發(fā)電站機(jī)電設(shè)備安裝管理工作的有序進(jìn)行，使機(jī)電設(shè)備的作用價(jià)值可得到充分發(fā)揮，進(jìn)一步推動(dòng)電力企業(yè)的有序健康發(fā)展。