光伏发电系统的运行和维护

光伏发电系统的运行和维护

曹国梁

华电新能黑龙江分公司青肯泡光伏电站， 黑龙江 绥化 151400

摘要：阐述光伏发电系统运维中的问题和优化措施，包括光伏组件的精细化运维、汇流箱无线通信技术的应用、光伏系统中的逆变器维护、改善调压措施，从而保障光伏发电系统能够正常高效运行。

关键词：光伏发电；运行；维护

引言

随着全球变暖，温室效应日益严重，人类面临巨大的挑战。传统化石燃料的燃烧使大气中的二氧化碳含量越来越高，让温室效应更加严重。为了应对日益严重的气候变化问题，各国都在积极开发和利用新能源。我国作为世界上最大的发展中国家，为了解决能源短缺问题，近年来大力发展新能源发电。太阳能发电是一种重要的新能源发电方式，太阳能具有清洁、环保等优点，受到了人们的广泛关注。

1光伏发电的现状

由于当前国民经济与技术的飞速发展，原有常规发电方法的弊病也越来越多，因此光伏开发便应运而生。光伏开发就是以光伏开发理论为依据，把可再生、质量好的太阳光转换为能源，不污染环境。光伏开发体系一般由组合箱、太阳能光电模块、配电装置、变压器与逆变器等构成。另外，还涉及容量检测装置、监测控制系统、五防系统、有功与无功系统、无功补偿器以及其他附属装置与设备。目前，中国新能源领域的开发获得了相应的政府扶持，推动着光伏发电的不断开发。与海外先进地区比较，中国光电开发处在高速成长期，且在电网开发市场中的比重相对较小。

2光伏发电系统运维优化措施

2.1光伏组件的精细化运维

（1）科学制定组件维护清洗计划。为了保证光伏组件的正常高效运行，需要定期对其进行彻底清洁，确保其对于太阳能的吸收能力。在清洁过程中要遵循相关规程，避免损坏组件。现阶段较为常用的清洗方法包括人工清洗组件、人工水洗、工程车辆清洗、机器人清洗等等。其中人工清洗组件主要是利用水车高压冲洗，此种方式更便于应用，但是一旦压力控制不合适就会造成光伏组件的损坏。还有通过机器人清洗则可以充分发挥人工智能等信息技术的优势，可以实现更加复杂环境的作业，具有较高的效率，但需要增加具体操作的灵活性和高额的成本。所以要根据具体项目的特点及所处季节环境、自然灾害等科学地制定出针对性地维护计划和措施，最大程度确保光伏组件的正常高效运行。（2）热斑现象的产生和避免。太阳能电池组件某部位被遮挡后长时间运营之后容易产生热斑问题，一方面会限制光伏设备吸收太阳辐射，严重限制光能的转换，另一方面被遮挡处将会变为负载消耗产生的电能，发热导致电池组件产生不可逆的损坏，长此以往屏蔽层温度也会较大上升，容易造成表层受到破坏而产生热斑。为了能够消除热斑的问题，一方面要将覆盖在组件表面附着物质彻底清除掉，保持太阳能组件的清洁性，另一方面要对电池内部以及反向电流状态进行充分了解，必要情况下可以对组件功能进行优化，以数据统计为基础，按照已统计低效组件数据统计表精准定位拆除汇流箱异常支路所带全部光伏组件，然后将拆下的正常光伏组件集中安装，接入同源汇流箱，确保汇流箱各支路发电能力平均高效；由于低效组件拆除后剩余的空余支架则换装相同尺寸规格的组件接至同一汇流箱以实现核定上网容量，确保组件的有效工作。

2.2保护措施与防雷接地

升压设备在高温环境下往往容易出现跳闸保护情况，电压过载状态下自动保护装置的重要性更为突出。光伏保护装置主要是用来防止电网出现孤岛效应，光伏并网脱离主电网时，自动保护装置可以及时检测末端用户配电状态，检测孤岛现象的末端用户数量。这种装置适用于10kV及低压400V光伏电站的小电源并网供电系统，若光伏电站遭遇孤岛现象，则可以及时切除与并网点连接，使光伏电站与电网侧迅速脱离，那么也就不会造成严重的用电风险或维修风险。保护措施对逆功率、高/低电压、频率突变、高/低频率、外部联跳等检测速度更快，可以对光伏电站的并网安全性起到重要保护作用。除此之外，FA馈线自动化技术也是一种保护光伏电站良好运行的有效措施，全自愈FA功能对并网点线路故障信息可自动研判，故障区域的锁定速度更快。系统自动远程遥控并网点开关，实现了故障区域光伏电站的快速隔离，同时可以及时恢复非故障区域的快速供电。光伏系统作为带电设备在极端雷雨天气环境下，极易受到外部环境干扰，裸露在外太阳能板遭遇雷击，整个光伏发电并网系统各处组件均会遭受不同程度的重创。故而，太阳能光伏发电系统的避雷接地设计尤为重要，应在升压电站或光伏电池组件等重要位置安装避雷带，以环形避雷带的防雷效果最为突出，可以独立设置为引下线，从而保护重要设备组件在雷雨恶劣天气下保护终端用户使用安全。而针对变压器等电气设备所设计的防雷装置，应当采取外壳接地的架构方案，这对提高太阳能光伏发电系统安全性能具有重要支持作用。

2.3提升电网运行效率

（1）加强对电力系统电压波动和频率波动问题的监测。电力系统的电压和频率都会受到天气、光照等各种因素的影响，必须加强对这些因素的监测：首先，应该建立并完善电压和频率监测系统，在光伏发电并网的过程中，对这些因素进行全面和实时的监测，并且根据监测数据制定相应的解决措施；其次，应该加强对电压和频率波动的预警工作，在光伏发电并网过程中，电压和频率会受到各种因素的影响，如果发现电压和频率异常变化，要及时进行调整，以保证电力系统各个节点电压和频率的稳定性。（2）加强对电网运行过程中功率供需不平衡问题的研究。在光伏发电并网过程中，功率供需不平衡问题比较突出，如果不能及时解决，会使电力系统处于失衡状态。因此，应建立功率供需平衡系统，以该系统为基础，加强对电网功率供需不平衡问题的研究，并且制定相应的解决措施，（3）加强对光伏发电并网关键技术的研究。在光伏发电并网过程中，受到各种因素的影响，可能会出现一些问题，对此，加强对光伏发电并网关键技术的研究和改进：首先应该根据光伏发电并网技术的研究结果，制定相应的解决措施；其次应该加强对光伏发电并网技术应用环境的改进，使技术能够更好地为电网运行服务。

2.4光伏发电应用多元化

太阳能光伏发电已经从单一的屋顶光伏发电扩展到多个领域的应用，实现了多元化的应用。首先，太阳能光伏发电在家庭和商业领域的应用越来越广泛。许多家庭和商业场所已经安装了太阳能光伏系统来提供电力，这使得他们能够利用自然资源获得可靠、低成本的电力供应。其次，太阳能光伏发电在交通领域也得到了广泛的应用。例如，一些国家开始采用太阳能光伏发电为公共交通提供电力，如巴士和电车等。此外，太阳能光伏发电还被广泛应用于汽车和船舶的动力系统，使得这些交通工具更加环保和可持续。另外，太阳能光伏发电在农业、水资源管理和灾害应对等领域也得到了广泛的应用。例如，太阳能光伏系统可以为农业提供灌溉、养殖和冷藏等能源，为农村地区提供可靠的电力供应。同时，太阳能光伏发电还可以为灾害应对提供紧急电力，帮助受灾地区恢复正常生产和生活秩序。

结语

近些年随着能源的需求不断增加，面临很多非可再生资源大量消耗和突出的环境污染问题，光伏发电等清洁能源的开发和应用不断加快。为了光伏发电系统能够正常高效运行，需要对其进行定期的运维分析，明确问题所在，采取针对性措施进行优化，确保光伏发电系统的正常运行，进一步促进清洁能源的发展。

参考文献

[1]闫妍.光伏发电系统运维优化策略研究[J].光源与照明,2022(09):60-62.

[2]李云桥.新一代机器学习技术在大规模光伏系统无人机智能运维中的应用[J].电工技术,2021(19):21-23+26.