光伏發(fā)電站運(yùn)維技術(shù)研究

王 清

國(guó)家電投集團(tuán)江蘇新能源有限公司，江蘇 鹽城 224000

0 引言

光伏發(fā)電站是一種利用太陽(yáng)能發(fā)電的系統(tǒng)，主要由光伏組件（方陣）、并網(wǎng)逆變裝置組成[1]。光伏組件（方陣）將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能，通過(guò)并網(wǎng)逆變電源將直流電能轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)同頻同相的交流電能饋入電網(wǎng)。光伏組件會(huì)隨著使用的時(shí)間長(zhǎng)短、強(qiáng)光照射、惡劣環(huán)境氣候等影響，出現(xiàn)輸出功率下降等情況，直接影響光伏發(fā)電站的正常運(yùn)行。因此，對(duì)光伏發(fā)電站的光伏組件進(jìn)行運(yùn)維管理具有重要意義[2]。

1 工程概況

漣水光伏站采用分布式安裝結(jié)構(gòu)，安裝容量為 8.4 MW，每 20 塊組件組成一串，每串通過(guò)兩根電纜送至匯流箱。該工程一共安裝28 000塊光伏組件，形成7個(gè)相互獨(dú)立的發(fā)電子單元。

發(fā)電設(shè)備選用某太陽(yáng)能科技公司的JAP6-72-310型多晶硅光伏組件，某科技公司的GHL-100-SRO-X 系列智能光伏匯流箱。

2 光伏發(fā)電站運(yùn)維現(xiàn)狀問(wèn)題

（1）光伏組件在運(yùn)行中受環(huán)境的影響，會(huì)出現(xiàn)表面臟污、玻璃破裂、熱斑、背板灼焦、破裂、接線盒燒損，或是有物體遮擋等不良現(xiàn)象。

（2）光伏發(fā)電站設(shè)備出現(xiàn)故障或發(fā)生事故時(shí)，匯流箱是直接保證光伏組件連接與匯流功能的裝置。在運(yùn)行過(guò)程中，存在因環(huán)境溫度高而引起脫扣，箱內(nèi)各熔斷器熔斷、破裂等現(xiàn)象。

3 光伏發(fā)電站運(yùn)維技術(shù)的應(yīng)用

3.1 光伏組件

（1）伏安特性和工作環(huán)境特性。太陽(yáng)能電池組件的輸出功率，與太陽(yáng)能輻射照度、光源的種類及溫度等各種自然條件有關(guān)，因此評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池組件輸出特性時(shí)，基于模擬太陽(yáng)光輻射照度和光譜分析太陽(yáng)光模擬裝置的室內(nèi)測(cè)試作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：太陽(yáng)能電池組件的表面溫度達(dá)到25 ℃，光譜分布AM1.5，輻照度1 000 W/m2。

當(dāng)太陽(yáng)能電池組件表面溫度變高時(shí)，輸出功率下降，呈現(xiàn)負(fù)的溫度特性。晴天受到輻射的組件表面的溫度比外界氣溫高20～40 ℃，此時(shí)組件的輸出功率比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的輸出功率低。另外，由于季節(jié)和溫度的變化，輸出功率也在變化，當(dāng)組件溫度不變、輻射照度發(fā)生變化時(shí)，短路電流（Isc）與輻射照度成正比，與之伴隨的最大輸出功率（Pm）與輻射照度成正比。當(dāng)輻射照度不變、組件溫度上升時(shí)，開(kāi)路電壓（Uoc）和最大輸出功率（Pm）下降。

（2）光伏組件運(yùn)維。光伏組件在運(yùn)行中要確保不得有物體長(zhǎng)時(shí)間遮擋，運(yùn)維人員要定期對(duì)其表面污物進(jìn)行清掃、清理；按照同輻照度條件下，剔除組件衰減影響，電站功率下降5%時(shí)宜進(jìn)行光伏組件的清洗，清洗光伏組件時(shí)不得使用銳利物件進(jìn)行刮洗，不得使用腐蝕性溶劑，嚴(yán)禁在風(fēng)力大于4級(jí)、大雨、大雪的氣象條件下清洗電池組件；當(dāng)光伏組件表面出現(xiàn)玻璃破裂或熱斑、背板灼焦、破裂、光伏組件接線盒燒損時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)、更換并做好記錄；在更換光伏組件時(shí)，必須斷開(kāi)相應(yīng)的匯流箱支路正、負(fù)極熔斷器及相連光伏組件對(duì)應(yīng)直流支路插頭，更換的電池組件需與原組件參數(shù)一致，原則上不允許混裝；如果光伏組件間連接插頭出現(xiàn)燒損需更換時(shí)，必須斷開(kāi)與之相應(yīng)的匯流箱支路正、負(fù)極熔斷器及相連光伏組件對(duì)應(yīng)直流支路插頭后，方可進(jìn)行更換，并且運(yùn)維人員需使用絕緣工器具；光伏組件更換前應(yīng)檢查外觀是否正常、測(cè)量開(kāi)路電壓，更換完畢后必須測(cè)量并記錄組串電流；光伏組串電流偏離較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查測(cè)量，同一個(gè)直流匯流箱的各光伏組件串的輸入電流，其偏差應(yīng)不超過(guò)5%；大風(fēng)等惡劣天氣過(guò)后應(yīng)對(duì)光伏組件進(jìn)行一次全面巡回檢查；嚴(yán)禁觸摸光伏組件的金屬帶電部位；嚴(yán)禁在雨中進(jìn)行光伏組件的連線工作，進(jìn)行連線工作時(shí)，必須先用直流鉗表確認(rèn)回路無(wú)電流；光伏組件運(yùn)行中正極、負(fù)極嚴(yán)禁接地；夏季環(huán)境溫度比較高時(shí)，要定期測(cè)量組件溫度，并做好記錄；支架所有螺栓、焊縫連接牢固可靠，接地牢固良好[3]。

（3）光伏組件巡回檢查。光伏組件在運(yùn)行中，運(yùn)維人員要定期進(jìn)行巡回檢查：檢查光伏組件邊框有無(wú)縫隙、開(kāi)膠，表面有無(wú)污漬、劃痕、破裂等現(xiàn)象，背板有無(wú)發(fā)黃、破損、燒損、設(shè)備參數(shù)標(biāo)識(shí)有無(wú)脫落；檢查光伏組件引線、接線盒、連接插頭有無(wú)脫落、燒損、絕緣破損現(xiàn)象；檢查各光伏組件接地線連接是否良好,有無(wú)開(kāi)焊、松動(dòng)等現(xiàn)象；檢查外露的金屬預(yù)埋件有無(wú)銹蝕，基礎(chǔ)有無(wú)下沉或位移，螺栓螺母是否緊固；支架底座與基礎(chǔ)連接是否牢固，支架有無(wú)腐蝕、變形現(xiàn)象；支架是否接地完好、連接可靠，跟蹤支架減速裝置、限位開(kāi)關(guān)、傾角傳感器是否正常；控制箱柜密封是否良好，箱內(nèi)電器元件有無(wú)異常；跟蹤支架轉(zhuǎn)動(dòng)聲音是否正常、有無(wú)發(fā)卡，各支架角度是否一致。

（4）光伏組件運(yùn)維安全注意事項(xiàng)。破裂的組件存在電力安全隱患，當(dāng)人員接觸表面或框架時(shí)，可能導(dǎo)致觸電；組件工作時(shí)，表面可能變熱并有灼傷皮膚的危險(xiǎn)；勿將人造太陽(yáng)光束直對(duì)組件，勿將組件局部遮光；不容許兒童和未經(jīng)授權(quán)的人員在太陽(yáng)能電池組件附近；避免在大風(fēng)及雨天安裝、更換組件。

3.2 光伏匯流箱

GHL-100-SRO-X 型光伏匯流箱用于連接光伏組件與逆變器，在實(shí)現(xiàn)匯流、防雷功能的同時(shí)，還具有對(duì)箱內(nèi)電流、電壓、溫度測(cè)量,對(duì)防雷、母線、光伏組串的故障診斷，以及與主站通信的功能,便于構(gòu)成光伏發(fā)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要應(yīng)用在大型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

（1）匯流箱運(yùn)維。當(dāng)直流匯流箱設(shè)備故障而退出運(yùn)行時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)相應(yīng)的直流空開(kāi)；直流匯流箱開(kāi)關(guān)跳閘時(shí)，如因環(huán)境溫度高引起脫扣，可試送電一次，否則需對(duì)相應(yīng)的匯流箱和電纜進(jìn)行檢查，測(cè)量絕緣電阻正常后方可合閘送電；在直流匯流箱內(nèi)工作時(shí)，應(yīng)做好光伏組件側(cè)的隔離措施；匯流箱進(jìn)線端及出線端與匯流箱接地端絕緣電阻≥20 MΩ（DC 1 000 V）；投切匯流箱熔斷器時(shí)，工作人員必須使用絕緣工具，匯流箱內(nèi)熔斷器更換時(shí)需更換同容量的熔斷器；匯流箱需采用專用鑰匙，順時(shí)針扭動(dòng)則關(guān)閉機(jī)箱，逆時(shí)針扭動(dòng)，則開(kāi)啟機(jī)箱；匯流箱輸入、輸出接線時(shí)，需擰開(kāi)防水端子，然后接入連線至保險(xiǎn)絲插座，擰緊螺絲，固定好連線，最后擰緊外側(cè)的防水端子；更換匯流箱支路保險(xiǎn)時(shí)，用專用保險(xiǎn)夾鉗取出保險(xiǎn)絲；匯流箱更換保險(xiǎn)底座時(shí)，斷開(kāi)匯流箱內(nèi)斷路器，并取下所對(duì)應(yīng)地支路保險(xiǎn)，拔開(kāi)電池組串的正負(fù)極MC4插頭，并用萬(wàn)用表測(cè)量無(wú)電壓時(shí)方可更換；匯流箱更換其他控制器件時(shí)，需斷開(kāi)匯流箱內(nèi)斷路器，并取下拔開(kāi)匯流箱內(nèi)全部支路保險(xiǎn)，拔開(kāi)匯流箱所對(duì)應(yīng)全部電池組串的正負(fù)極MC4插頭，并用萬(wàn)用表測(cè)量無(wú)電壓時(shí)方可更換；匯流箱更換斷路器時(shí)，需斷開(kāi)所對(duì)應(yīng)匯流箱的上側(cè)直流配電柜內(nèi)分支斷路器，并取下拔開(kāi)匯流箱內(nèi)全部支路保險(xiǎn)，拔開(kāi)匯流箱所對(duì)應(yīng)全部電池組串的正負(fù)極MC4插頭，并用萬(wàn)用表測(cè)量無(wú)電壓時(shí)方可更換。

（2）匯流箱巡回檢查。檢查箱體無(wú)變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，鎖具是否完好、標(biāo)識(shí)標(biāo)號(hào)是否完整、密封是否良好；檢查箱內(nèi)各熔斷器有無(wú)熔斷、破裂現(xiàn)象，采集板、防雷模塊、開(kāi)關(guān)有無(wú)異常；檢查接地線連接是否良好；檢查進(jìn)出線電纜是否完好，有無(wú)變色、掉落、松動(dòng)、斷線、絕緣破損現(xiàn)象。

（3）匯流箱異常處理。當(dāng)監(jiān)控后臺(tái)上顯示所有支路電流值顯示為0（或通信中斷）時(shí)，確認(rèn)電源板、測(cè)量板供電正常，對(duì)應(yīng)電源指示燈亮；檢查匯流箱內(nèi)斷路器及直流柜內(nèi)對(duì)應(yīng)斷路器處于閉合狀態(tài)；測(cè)量板與正匯流板之間帶纜連接正常且良好接觸；確認(rèn)測(cè)量板—接線端子、接線端子—通信管理機(jī)之間通信線接線正確且接觸良好；通過(guò)按鍵查看測(cè)量板上數(shù)碼管上電流值顯示正常；測(cè)量板上接收燈頻繁閃爍，發(fā)送燈間歇性閃爍。測(cè)量板上通信參數(shù)設(shè)置如下：C1（通信模式）為0、C2（裝置地址）設(shè)置正確、C3（波特率）為1。

當(dāng)監(jiān)控后臺(tái)上顯示某一支路電流值顯示為0時(shí)，確認(rèn)該支路對(duì)應(yīng)組件正負(fù)極進(jìn)線接線正確且接觸良好；斷開(kāi)斷路器，取下該支路所對(duì)應(yīng)正負(fù)極熔斷器，用萬(wàn)用表測(cè)量對(duì)應(yīng)正負(fù)極熔芯底座下端之間電壓值為正常值（DC 500～800 V）；使用萬(wàn)用表測(cè)量所取下熔斷器兩端導(dǎo)通狀態(tài)，確認(rèn)正負(fù)極熔斷器是否熔斷；將熔斷器安裝進(jìn)熔斷器底座內(nèi)，確認(rèn)熔斷器與底座接觸良好，可用萬(wàn)用表測(cè)量熔斷器上下兩端螺栓處于導(dǎo)通狀態(tài)；確認(rèn)測(cè)量板與正匯流板之間帶纜連接正常且良好接觸；通過(guò)按鍵查看測(cè)量板上數(shù)碼管上該支路電流值顯示正常；使用鉗型表測(cè)量，確認(rèn)該支路通過(guò)有電流且數(shù)值正常。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)內(nèi)光伏電站的大力興建，對(duì)其后期運(yùn)維工作也提出了更高的要求。安全、智能的運(yùn)維技術(shù)，可以給光伏發(fā)電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，還可減少相關(guān)運(yùn)維人員編制，降低運(yùn)維成本，從而保障光伏發(fā)電站的綜合經(jīng)濟(jì)效益。