光伏發電系統的運行和維護

劉勝勝

【摘 要】現如今，隨著我國科學技術的快速發展，能源的消耗也逐漸增加。各種環保措施與節能政策的出臺，對能源的供給也提出了新的要求。新型清潔能源的發展與利用逐漸增加，風力發電、太陽能發電、水力發電與地熱能發電逐漸成為各地新能源的主要發展方向。太陽能取之不盡、用之不竭是清潔能源中應用比較廣泛的，文章針對光伏發電項目展開研究，由于該發電系統比較復雜，涉及許多關鍵技術，對光伏發電系統的運行進行分析，可以提光伏發電系統的穩定性，為后續的維護工作的開展提供指導。

【關鍵詞】光伏發電系統;運行;維護

引言

光伏發電系統通常是指太陽能電池利用太陽能，結合太陽能半導體器件其中的P-N結結構，通過光生伏特效應的原理吸收太陽光中的輻射能源，再通過轉換裝置將其吸收的光的輻射能轉化為電能從輸出端輸出，完成直接發電的過程。光伏發電在目前是主流發電方式，太陽能半導體材料的制備以及應用也是當今社會普遍的發電研究課題。

1光伏發電系統的組成與原理

光伏發電系統要實現光能到電能的轉變，通常包含了蓄電池、光伏方陣、控制器、逆變器、配電柜與太陽光跟蹤系統等部分，其中還包含用來聚光的反射鏡與聚光透鏡。光伏方陣采用光伏模板組成特定形式實現對光能信號的捕捉與積累，在光生伏特效應下，實現在蓄電池兩端電荷的累計，形成的電荷在電池兩端形成了電動勢，完成光能到電能的轉變。蓄電池可以實現電能的儲存與放電，其中為防止電能儲存過多或放電嚴重的情況，一般添加控制器，控制器保護蓄電池的充放電過程，可以對蓄電池的壽命起到延長的作用。要實現直流電到交流電的轉變往往需要添加逆變器，逆變器按應用要求不同常分為正弦逆變器與方波逆變器兩種，前者應用范圍廣，但是成本相對的較高。太陽光跟蹤系統可以捕捉太陽光的變化，實現隨太陽光轉動的目的，保證發電效率的最大化。

2光伏系統中光伏組件的運行和維護

作為光伏發電系統重要的核心結構，太陽能電池板能夠對能源進行收集，從而實現電力的輸出。當太陽能電池板工作時，將收集到的太陽能輻射，實現電能的轉換，然后通過傳輸設備，儲存在蓄電池內，從而有效保證電能的利用，并發揮推動和負載的功能。所以，為有效維護光伏電站運行情況，需要對光伏系統和組成結構進行以下幾點的措施保護。

2.1光伏組件的清洗問題

經過長時間的使用，光伏發電系統中的組件和結構，會造成許多灰塵的積累，這就要求定期對光伏組件進行清潔和整理，確保光伏組件和結構干凈。由于積累的灰塵會對光伏電站的運行產生巨大的影響，并且灰塵的出現，不僅會阻擋光伏組件吸收太陽能，同時也能阻礙熱量傳導的進行。如果不及時清理太陽能電池板表面灰塵，會隨著不斷增加的灰塵，造成太陽能電池板的燃燒。這是由于灰塵具有很低的導熱系數，大量的灰塵會增加太陽能電池板的熱量，就會出現自燃情況。這就會對光伏組件造成損害， 增加危險的發生概率，同時造成嚴重的經濟浪費，對于光伏組件的清洗工作，要定期并且仔細全面地進行。在我國當前對光伏組件清洗過程中，有四種作為主要的清洗方法：（1） 通過人工清洗，工作人員使用長距離的拖布，使用洗塵劑能夠有效地清除灰塵。利用拖布與光電組件表面進行摩擦， 能夠出現靜電現象，將表面的灰塵和雜質清除干凈。但是也會對組件產生壓力，從而使組件出現彎曲或損壞，而且也會對收集太陽能產生阻礙，出現的大面積遮蓋區域，會降低組件對陽光的吸收。（2）人工水洗方法，使用小于0.4 MPa壓力水管，對準組件進行清洗，能夠有效避免人工清洗對組件產生的傷害。這種方法的優點是能夠有效清除組件表面的灰塵，同時也能減少由于遮蓋區域，造成太陽能吸收少的問題。（3） 使用專業的工程清洗車，在維護工程中，可以購買或者租賃使用。（4） 使用機器人進行清理工作，不僅可以對組件表面的灰塵和雜質進行清理，同時能夠根據天氣的變化，例如雪天情況，實現快速全面的清理工作。在人工智能的控制下，不僅可以降低運行成本，同時能夠不間斷地進行工作。但是出現的主要缺點，會由于組件邊緣，對機器人產生阻礙。

2.2光伏組件的定期檢查

作為光伏系統中核心結構，要定期對光伏組件進行檢查。由于光伏組件是由玻璃組成的，對損害的玻璃及時的更換和處理，能夠確保系統運行穩定。也可以根據其顏色的變化、線盒完整和變形情況做出判斷。

3光伏系統中蓄電池的運行和維護

蓄電池是光伏系統中存儲電能的部位，當光伏組件將其吸收到的太陽能輻射能進行轉換，轉換出的電能就通過蓄電池進行儲備，蓄電池周圍的環境應該保證在5℃～25℃之間最為合適，在氣溫高的環境下應該通風進行蓄電池的降溫，當環境溫度較低時也應該進行蓄電池的保溫措施。蓄電池不宜經常更換，但是也需要定期檢查，當檢查出來的問題足以導致光伏設備電能的輸送受到影響時，也需要及時對蓄電池進行更換，值得注意的是在更換蓄電池的過程中需要帶絕緣手套。一般來說蓄電池可能出現的問題中最為主要的就是蓄電池的漏液，干癟或者膨脹等問題，一旦出現類似情況應該做及時處理，并第一時間排查尋找導致這一問題出現的原因，在根源上進行遏制。

4光伏發電系統中控制器與逆變器的運維工作

控制器與逆變器作為電能的控制元件，對光伏發電系統的使用來說作用巨大。在相關運行和維護中應做到：控制器的警示標志應清晰，接線端子應燥無銹蝕;控制器內的高壓熔斷裝置應符合要求與相關規定;輸出直流電的母線正負極間電阻應不小于2歐姆;逆變器的運維工作與控制器基本相同，特別應注意接線的完整性與積灰的處理。

5熱斑現象的產生和避免

在對太陽能電池長期的維護過程中發現，在特殊的環境中會出現熱斑情況。這可能是由于積累的灰塵，或者清理時候產生的遮擋，使得太陽能輻射能，不能被光伏設備集中和吸收，從而阻礙光能轉換成電能。當受到遮擋的位置溫度不斷升高，會造成這個區域的光伏組件表面受到的破壞，從而出現熱斑現象。通過不斷的研究和分析中得知，會由于兩種情況，使熱斑情況出現在光伏組件中，一種是內阻，另外一種是電池片自身暗流電流。通常從源頭開始，使遮擋光電組件的灰塵或其他東西，得到有效地去除，從而減少由于熱斑現象造成的破壞。另外，要對電池內部和逆電流情況進行了解，或者增加組件的功能，確保其能夠高效的運行。也可以通過提高清理能力，增加機器人的使用，使更多的阻礙物質得到清理，減少熱斑的出現情況。

結束語

總之，光伏發電具有清潔無污染、可再生、成本低、工作性能穩定等優勢，做好光伏發電系統的運行和維護就顯得極為重要，通過分析其內部構成及各器件在運行與維護中的注意事項，可以大幅降低光伏發電系統的故障率，普及光伏發電技術的應用，同時也對保護環境、造福人類有著深遠的意義。

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（作者單位：三峽新能源共和發電有限公司）