光伏电站运维及增值管理的研究及运用戴俊峰

光伏电站运维及增值管理的研究及运用戴俊峰

戴俊峰

上海，200000

摘要：我国是光伏技术应用大国，无论是在产量还是在技术上都有着绝对的国际话语权。在我国光伏发电事业不断发展的今天，光伏电站的运维及增值管理水平已成为一个光伏电站企业是否优秀的重要评判标准。本文从光伏发电优势、光伏电站运维现状及问题、光伏电站运维管理、一站式光伏电站运维方式几个方面详细研究与分析光伏电站运维及增值管理。

关键词：光伏发电；光伏电站；运维管理；一站式

前言

光伏电站是一种先进的太阳能发电系统，主要构件包括太阳能电池矩阵、蓄电池组、控制设备、逆变器设备、太阳能跟踪控制系统等，可直接与现设电网系统直接相连并且可为用户提供稳定性、高品质电能。如何对其进行有效运维及增值管理是所用光伏电站应研究与解决的重要发展问题。

1光伏发电优势

1.1可快速建设

光伏发电所使用的太阳能电池组件构造简单、体积较小、重量较轻，同时可通过自动调整装机容量改变电网供给电量，组合、扩容较为简便，故光伏发电设备系统建设期较短，且能快速产出电能。

1.2运行稳定

光伏发电设备系统中一般没有易发生损坏、难安装的机械旋转零部件，故维护较为简便，且能为用电用户提供持久、可靠的电能。

1.3零污染、零噪声

太阳能是光伏发电的唯一能源，该能源不仅是一种完全清洁性能源，还是一种可再生能源，同时与其他依靠化石能、风能、水力、潮汐能等发电的新旧型电能产生方式相比具有无噪声的特性。

1.4分布广泛

通常来说，其他发电技术都需要在特定能源存在的周边地域进行应用，而对于光伏发电来说，其可被应用于太阳能覆盖的任何地域，具有可广泛分布的优质特点，从而被用电用户普遍接受。

1.5国家鼓励

近些年，国家大力推行光伏发电技术，并出台多种优惠政策以保障其被广大民众积极应用，在能源紧缺的现代生存环境中，光伏发电技术势必会成为主流能源供应技术。

2国内光伏运维发展状况

我国光伏运维发展状况可从两种角度来说，一种是时间线角度，一种是建设主体角度。

从发展时间线来看，我国光伏运维发展依据对运维的重视度与应用深度大致可分为4个阶段。

（1）无运维或小运维的初期发展阶段。2009年以前，在国家发改委具体实施的针对于无电地区的“送电下乡”项目中，一些微小型独立化户用光伏系统被建设，因建设初衷、使用人群等原因这些系统一般不会被运维管理。

（2）运维意识不全面的早期发展阶段。2009年到2013年期间，我国又大力实施一次性补贴金天阳光伏发电项目，在该项目中许多大型光伏发电工程被建设，但由于这些工程中的大部分都存在着严重的质量问题，故本阶段的光伏运维主要关注工程的质量与安全性能。

（3）注重运维的中期发展阶段。2013年至2015年，国家开始实施度电补贴政策，促使各种光伏发电业主开始注重电站工程各个阶段对于最终实际经济效益的影响，从而慢慢注重光伏运维。

（4）基于电站资产管理的成熟发展阶段。2015年至今，我国经济迅速发展，人们整体的资产意识得到增强，各大光伏发电投资方都开始进行基于电站资产的电站运维，较为常见的就是利用一站式运维保障光伏电站资产的增值与保值。

从建设主体来看，光伏发电设备系统的所有人主要有两类，一是以经营利益为建设目的的光伏发电企业，一种是以自用为目的的光伏发电家庭业主。光伏发电企业的运维意识与运维技术虽然已被不断加强与优化，但在具体应用中仍存在着较多问题，如运维经验较少、故障处理不及时、发电量不理想、资产统一管理意识有待增强等。光伏发电家庭业主普遍存在着运维意识缺失的问题[1]。

3国内光伏电站运维的不足

光伏电站运维是一种利用预防性维护、周期性维护、定期设备检测等手段保障光伏发电系统安全、稳定、高效运行的科学管理模式，其既能够保证系统合理经济效益的有效实现，也是电站投融资的基础。在光伏行业快速发展的今天，光伏电站建设与运行中的众多问题也频繁出现，成为光伏电站乃至国家发展的重大阻碍。从实践可知，现阶段，我国光伏电站运维的不足点如下所述。

3.1管理人员能力与要求不符

光伏电站运维管理人员能力不足主要体现在两方面，一是意识，二是技术。

在管理意识上，大多运维管理人员没有形成良好的质量与安全意识，且有关领导层也不积极开展对应的意识培训活动，使得管理人员的思想现状长期得不到改善。

在管理技术上，从我国整体光伏电站现状来看，一些管理人员并非专业出身，缺乏专业的管理理论与技能，不能保证光伏电站运维管理的有效性。

3.2有关制度与标准缺失

光伏电站建设与管理的国家性标准存在着不全面、不科学的问题，同时光伏电站企业的有关内部制度也不够合理与实用。

3.3科学先进性不足

光伏电站虽在我国已发展多年，在具体建设与施工方面有着一定的国际话语权，但在运维管理方面还存在着较大的滞后性问题。

3.4一站式管理方式缺失

一站式光电运维管理手段是一种被普遍认同且经实践验证合格的科学手段，但在国内，由于其具有专业性较强、初期投入较大等特点，而被一些老牌、中小型企业及零散家用业主所弃用[2]。

4光伏发电的运行维护管理

4.1光伏电站设备维修模式

为加强光伏电站维修的有效性与降低光伏电站维修的成本，在实践中可将光伏电站设备分为一般设备与重点设备。

4.1.1预防性维护

预防性维修被普遍应用于各大光伏电站中，在电力系统安全稳定运行方面发挥着重要且良好的作用。此种维护一般有固定的维修时间与流程，相关维修人员应严格按照维修规范进行预防性维护。

4.1.2周期性维护

周期性维护是一种防止发生重大意外事故的维护方式，此方式一般是使光伏电站中的某一设备系统暂时停止运转，而后对其进行拆卸、修理，最后将其重新安装并再次投入使用。

4.1.3定期设备检测

定期设备检测一般针对的是光伏电站的重要设备，所应有的检测手段有实地仪器检测与远程信息化平台检测，同时应制作维修计划书与维修手册，确保重要设备维修工作的高效性。如可依照一站式光伏运维系统明确可能已经发生故障的重要设备，并对其进行再次实地检测[3]。

4.2完善光伏发电的设备和制度管理

4.2.1设备管理

首先，应对一些消耗性设备进行及时更换。光伏发电站应按照消耗速率及时进行消耗性设备的采购，不能等到设备已因使用或时间而发生损坏，再进行市场采购，从而延长设备更换时间，阻碍发电站的正常运行。

其次，科学使用有关的设备故障统计文件，并对文件进行分析，从而整理出易发生故障的设备种类，实行重要设备分类管理模式。

最后，要与设备供应方保持良好沟通，在充分了解设备制造与运行原理的基础上，结合具体使用情况与一般使用期限及时维护或更换有关设备。

4.2.2制度管理

第一，从国家层面来说，应持续出台与优化有关国家性标准与政策，如光伏升压站电气设备检验标准、光伏设备运行维护管理标准、光伏发电优惠性政府条例等，同时要从各个维度保证各项标准与政策被贯彻执行，如加强政府对光伏发电行业的监督、做好原则与政策的解释工作等[4]。

第二，从光伏电站层面来说，电站要建立明确的责任制度，确保电站运维中的每一项工作都有具体的实施与负责人员，再配合相应的惩戒制度，在激励与惩罚的共同作用下，进一步提升电站运维工作的效率。

5一站式光伏运维及增值管理

一站式光伏电站运维是一种科学高效的管理模式，能够有效解决现今我国光伏电站存在的大多问题，如系统安置不紧凑、电站发电效率不高、故障不能及时解决与反馈、运行维护管理方式不合理等。一站式光伏电站运维管理系统所具有的功能包括能效分析、组建工作状态监控、组串与逆变器匹配性监控、组件清洁度监控、故障反馈、故障分析、系统设备配合度分析、运维各类事件记录等，并以数据传输和远程监控为基本性系统运转模式，同时实现真实化、形象化信息与指令的反馈，确保发电站资产得到充分保值与增值[5]。一站式光伏电站运维管理系统的实现模式如图1所示。

5.1组件表面清洁度评估系统

5.1.1必要性分析

由于光伏组件大多位于无遮挡物的空地或屋顶，所以很容易受到灰尘、油污及其他杂物的污染，在长期累积中将会对组件发电效率产生较大影响，如在一些风沙较多、雨水不足的干旱地区，组件发电效率甚至会降低至应有效率的近一半，因此应在一站式光伏电站运维管理系统中开发设置组间表面清洁度评估系统，实现光伏组间清洁度的实时监控与评估，保障光伏电站的发电效果。

5.1.2实现方式

组间表面清洁度评估系统的首要设计工作就是进行清洁度等级设置，即依据清洁成本、发电效益、表面污垢之间的关系将发电组件的表面清洁度分为多个等级，并从光伏电站周围的自然环境及其的服务特点出发，合理预设最佳清洁度临界点，当表面清洁度达到某一等级后，系统就会自动报警，此时有关工作人员就可按照清洁工作规范与标准及时进行发电组件表面清洁。

组间表面清洁度评估系统构成如图2所示[6]。

此系统的重要效用就是实现光伏组件检查的信息自动化，从人力淘汰与维护成本节省两方面，提升光伏电站的整体运营效益，同时也能够发挥电站周围环境、光伏组件电流与电压、光伏组件表面温度等监测的功用。该系统的运行模式是首先对比分析光伏组件的实际发电功率与预计发电功率之间的差别，并依据预先设计好的清洁度等级作出具体数字反馈，从而发出清洗组间与不清洗组件的指令，实现光伏组件清洗维护的智能化与实时性。

5.2组件匹配性分析

5.2.1必要性分析

光伏逆变的跟踪控制方式一般为MPPT最大功率跟踪，但由于光伏逆变器直流输入端和与其相并联的光伏组件之间存在着较大电压偏差，各组件构成的不同组串运转电压互相作用，使各组串的最大功率点难以跟踪，从而导致光伏组件的发电功率出现损耗，因此需要借助光伏组电压偏差分析系统分析得到组串电压间的大小关系，即进行光伏组件匹配性分析。、

5.2.2运转模式

上述所提到的智能系统的运转模式是当组串电压和平均值的偏差过大时，一般是不大于3%，系统将会把分析到的结果反馈给运营维护后台，进而使运行维护人员在现实中及时解决对应问题。

5.3光伏电站效率分析

发电效率决定着整体光伏发电站的发电量，进而直接影响发电站的经济效益，而影响发电效率的因素有光伏组间表面灰尘、温度、光伏组件的匹配性、逆变器功率损耗、电网电线损耗、电网配电设备损耗、交流电与直流电转变损耗、跟踪系统精确读及其他会使发电效率降低的设备或系统因素。

因此，光伏电站运维管理部门应设置一套发电效率实时监控系统全面监控光伏电站的运行状态，利用数字化系统快速得出功率实际值与理论值之间的差值，并与预设标准进行比对，分析二者之间的差别是否在可接受范围之内，若超出正常值，则此监控系统会迅速做出反馈，将可能性故障与故障位置告知具体维护人员。

5.4功能及价值

一站式光伏运维管理方式应是全部光伏电站企业与业主所优先选取的管理手段，其不仅能够在系统安全与质量方面发挥较大功用，还能及时发现并处理电能产出隐患，在提升生产效率的基础上，确保光伏电站运营收入的正常实现。同时企业或业主可在长期实践积累中系统得出电站运维与增值报告，从而使以后的运维管理人员受到一套科学化管理规范的约束、指导与监督。

总结

综上所述，一站式光伏电站运维与增值管理能有效实现电站运维的智能化与远程化，切实保障电站资产的保值与增值，并在一定程度上提升光伏电站的经营效益。同时，光伏电站企业与业主应积极运用一站式光伏电站运维管理系统，并在长期实践中依据先进理论与实际状况对其进行优化，不仅应将文中所提到的组间表面清洁度系统、光伏组电压偏差分析系统、发电效率实时监控系统纳入其中，还应进行不断扩充，从而在全面保障光伏电站正常稳定运转的基础上，最大化实现光伏电站企业与业主的创设目的。

参考文献

[1]解磊.基于全寿命期的光伏电站运维管理浅析[J].太阳能,2017(3):66-71.

[2]檀庭方,李靖霞,吴世伟,等.基于"互联网+"的智能光伏电站集中运维系统设计与研究[J].太阳能,2017(9):23-28.

[3]张天文,沈道军,周承军,etal.能源互联网之智能光伏电站建设与运维探讨[J].科技展望,2016,26(32).

[4]陈浩龙.提升并网光伏电站运维管理水平的路径探析[J].中国新通信,2016(2):34-34.

[5]吴伟晴,高阳,于杰承.光伏电站智能运维技术[J].山东工业技术,2016(22):145-145.

[6]陈曦.无人值班变电站运维管理模式分析及其应用发展[J].科学技术创新,2016(20):81-81.