光伏發電站機電設備安裝管理研究

曾小波

（中建凱德電子工程設計有限公司，四川 成都 610066）

0 引言

隨著我國改革開放事業的不斷推進，國人生活水平得到極大改善，在此背景下，社會各界不斷提高了對生態環保行業的關注度，與此同時我國也提出了“可持續發展理念”，以及頒布了一系列倡導生態保護的法規辦法，以期加大對生態環境的保護力度。太陽能作為一種綠色的資源，因為對于其的應用，不會對生態環境帶來任何傷害，所以對于太陽能的開發利用，對推動生態環保具有十分積極的意義。近年來，電力企業不斷加強對太陽能資源的開發利用，光伏發電站陸續開展建設并投入實際使用。光伏發電站作為科學技術發展的產物，其不僅可提升可再生資源的利用率，還可達到環境保護的效果，以及可促進清潔能源發展，這同時是未來電力行業發展的大勢所趨。但就目前實際情況而言，由于光伏發電站在設備安裝管理方面不論是其技術水平還是安裝管理水平都相對偏低，使機電設備安裝管理中仍存在著一系列問題。因此，本文將對光伏發電站機電設備安裝管理進行研究。

1 光伏發電站及其機電設備系統概述

1.1 光伏發電站

光伏發電站主要指的是通過太陽光能，依托一系列特殊材料構建的發電體系，在與電網連接后可直接為電網提供電能的發電系統[1]。相較于傳統化石燃料發電系統，光伏發電站是我國落實可持續發展理念的一項重要舉措。隨著近年來我國對光伏發電站的不斷大力推廣，及光伏發電站相關技術的不斷發展完善，如今關于光伏發電站的建設項目也在不斷增多。正是由于光伏發電站數量不斷增多，讓光伏發電站在進行機電設備安裝時面臨惡劣地理位置環境的情況變得越來越普遍，進而讓如何有效提升光伏發電站的機電設備安裝質量，成為如今光伏發電站建設中所需解決的一項重要課題。

1.2 光伏發電站機電設備系統

光伏發電站機電設備主要可分為兩大系統，即為帶有蓄電池的獨立發電系統和不帶有蓄電池的并網發電系統，前者有蓄電池協助，所以可進行獨立運行并開展發電作業；后者則是與建立完備的電網相連接，與電網協同進行電力傳輸。該兩大系統的融合應用，可實現光伏發電站機電系統的可調節性，即為在實際應用中可依據相關指令來進行并入、運行或退出電網的一系列工作[2]。即使出現突發情況導致電網停止工作，光伏發電站的機電設備也有概率處于正常工作的狀態，并保證正常供電。為讓兩大系統相互間保持聯系并各自獨立，通常帶有蓄電池的獨立發電系統會裝置于居民建筑中，而不帶有蓄電池的并網發電系統則裝置于電網系統中。對于光伏發電站所包含的機電設備，主要分為下述幾部分：①光伏電池。在光照充足的外部環境下，光伏電池可不斷積累異號電荷，繼而形成光生電壓，即為光生伏特效應。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換設備的效用，對光能進行轉化，將其轉變為電能。當前主流的光伏電池類型有單晶硅、非晶硅等。②蓄電池。光伏發電站的機電設備中，蓄電池能夠實現實時向負載，以此確保正常供電，在面臨相關光照時可對電能予以有效存儲，這便對蓄電池提出了相應的使用周期頻率要求，并且系統運行期間要關注蓄電池周邊所面臨的溫度影響，另外還要關注蓄電池應用期間所要保證的充電效率及相關的深放電能力。③逆變器。在光伏發電站機電設備中，逆變器主要作用于將直流電轉化成交流電，光伏電池、蓄電池中存儲的直流電源，倘若要開展交流負載即要借助逆變器予以轉化，就如今光伏發電站機電設備兩大運行系統來說，即應當在獨立發電系統和并網發電系統上分別裝置逆變器，兩大系統各自獨立，就不同的電站系統開展電流轉化，以此確保系統在相對獨立的前提下，盡可能提升發電效率。通常而言，大型光伏發電站所應用的設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，但在實際使用中可就各種負載開展有效的電流調解工作。

2 光伏發電站機電設備安裝管理的影響因素

2.1 光伏陣列相互遮擋

因為設計規劃不合理，光伏發電站機電設備系統在裝置時，往往會受到來自建筑物、樹木等造成的陽光遮擋，進一步對光伏發電站機電設備整體運行造成不利影響。遮陰情況下，光伏發電站機電設備系統會表現出顯著的熱斑效應、最大功率點跟蹤失效等問題。其中，熱斑效應即為光伏發電站機電設備系統在遮陰情況下，讓系統中的陣列發生失配現象，由此引發熱斑效應。受熱斑效應影響，會讓發電站機電設備系統無法正常運行，且主要表現為讓太陽能輸出功率及機電設備系統發電能力不斷減弱，同時還會讓相關組件出現質量問題，進一步難以發揮正常效能，縮短其使用壽命。除此之外，在光伏陣列相互遮擋影響下，光伏發電站機光伏陣列P-V 特性還會受到一定影響，致使引發最大功率跟蹤失效問題。

2.2 光伏組件功率衰減

在光伏發電站機電設備安裝管理實踐中，電力企業通常要對電站發電量進行計算，在此期間，需要對過去制定的預期相關標準進行調用參考。而由于光伏組件功率衰減因素的存在，致使實際測得數據與基準數據相互間會出現相應偏差，這一問題在光伏發電站機電設備安裝管理中十分常見，但往往會受到忽視，進而會一定程度上加大電力工作的安全隱患，電力企業在光伏發電站機電設備安裝管理中應提高對光伏組件功率衰減問題的重視度。

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，會讓光伏發電站機電設備系統中的逆變器在低功率環境下發生超負荷運行問題。所以，為確保逆變器及相關系統元件的有序運行，電力企業通常會采取對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造成嚴重的電能損耗，同時會造成并聯的組件路數超過逆變器的最大限額，過載的并聯數路會讓發電單元的占地面積擴大，進而引發木桶效應。

2.4 光伏組件支撐系統模型較為單一

支撐系統作為光伏發電站機電設備系統的重要組成部分，其主要指的是光伏支架及支架的配套設備，其重要影響著光伏發電站的安全有序運行。支撐系統不管是其質量性能，還是安裝合理與否，都重要影響著整體光伏發電站的運行質量及使用年限。在安裝管理實踐中，倘若支撐系統的鋼支架部分、樁基基礎設計及施工存在不當之處，則會很大程度上降低光伏發電站的安全性、穩定性。另外，倘若光伏發電站支撐系統應用有不合格的施工材料，也會致使光支架、樁基基礎等出現質量問題，進而使光伏發電站的應用面臨安全隱患。

2.5 線路及場地設計規劃合理性不足

線路及場地設計規劃合理性不足，也是影響光伏發電站機電設備安裝管理有序進行的一項重要因素。一些電力企業在對光伏發電站機電設備開展安裝管理時，往往會疏忽線路及場地的重要性。在光伏發電站機電設備安裝管理實踐中，由于沒有對周圍環境進行深度的調查研究，使得線路及場地設計規劃與實際需求存在不相符的情況。同時，對于一些機電設備的安裝管理人采用過去的方式方法，如在地形起伏變化較大的區域開展規劃建設時，會應用填平的方式，讓地面滿足規劃建設要求。該種處理手段不僅要投入極大的人力物力成本，還會對生態環境構成一定破壞，并且還會對后續光伏發電站機電設備管理維護造成不利影響。

3 光伏發電站機電設備安裝管理對策

3.1 科學防范遮陰現象

針對遮陰現象對光伏發電站機電設備安裝管理所帶來的影響，電力企業應采取科學有效的預防措施。針對由于遮陰現象引發的最大功率點跟蹤失效問題，可依托研究新的最大功率算法以進行解決，特別要確保新型最大功率算法可實現可靠的全局搜索功能。同時，電力企業應針對光伏發電站機電設備系統的陣列結構開展全面研究，制定有效對策以推進對光伏發電站太陽能陣列結構的優化整合。近年來，我國已研發出一種新型并網發電結構，這一結構下的光伏組件相互獨立，并配備有相互獨立的最大功率點跟蹤控制器，這一組件可對各模塊開展獨立的最大功率控制，以此可有效解決光伏組件由于不匹配引發的消耗，以及有效應對遮陰現象對光伏發電站機電設備系統帶來的影響[3]。除此之外，電力企業還應對機電設備裝置部位進行科學規劃，裝置前應綜合分析一年四季的光照影響，應依據各節氣點實際環境的氣候條件及光照變化來針對調節光伏陣列的距離，以此盡可能降低遮陰現象對光伏發電站機電設備造成的影響。

3.2 遵循相關標準安裝光伏組件

光伏組件的質量性能，以及匹配與否，重要影響著光伏發電站機電設備系統的運行效率。所以，電力企業在開展光伏組件購置過程中，應切實遵循相關技術標準，必須要保證所購置的光伏組件要質量性能過關[4]。與此同時，電力企業還應當結合安裝實踐中實際需求開展采購，必須要確保不同組件之間的有效匹配。光伏發電站各組件相互間出現不匹配問題，必然會對發電站機電設備系統運行造成不利影響，因而，應通過質量檢測部分，對購置光伏組件開展嚴格的質量及匹配檢測，對與相關技術標準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一

在光伏發電站機電設備安全管理中，電力企業必須要提高對逆變器與組件不匹配問題的重視度，在安裝管理實踐中，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題[5]。依托這一方法，可切實將組件的并聯路數控制在逆變器最大限額范圍內，確保其安全性、穩定性。并且還可一定程度上降低電能損耗，縮減發電單元面積，避免發電系統自棄光現象的引發。鑒于此，在光伏發電站機電設備安全管理中，電力企業應采取有效對策以保證逆變器與組件的匹配統一。

3.4 選取科學完備的支撐系統模型

科學完備的支撐系統重要性著光伏發電站機電設備系統的穩定性。鑒于此，在光伏發電站機電設備安裝管理中，應開展好支撐系統設計工作。對于支撐系統的設計，首先要開展好支撐系統模型設計，在設計支撐系統模型過程中，需要針對光伏發電站機電設備的當下工作狀態來對其各機電設備開展科學排序，以全面完整的結合體對支撐系統予以整合，保證支撐系統支架相互間的連接緊密。其次，還要開展好對支撐系統材料的控制工作，所應用材料一定要符合支撐系統所需求的機械強度。另外，還應全面考慮支撐系統支架相互間的安全性，保證支撐系統的安全性、可靠性可滿足光伏發電站實際需求。

3.5 對場地及線路合理規劃設計

光伏發電站建設場地選擇及線路的規劃設計重要影響著光伏發電站機電設備的安裝管理。鑒于此，電力企業在選擇建設場地時，應盡可能選擇平整性的場地，有效避免填平工作，確保建設工作的有序進行。如果因實際情況難以避免地要選擇起伏較大的建設場地，則在對場地開展填平處理過程中，應開展好對填土交通路線的規劃工作，并開展好運輸路線的揚塵處理工作。另外，在建設前期，還應開展深度實地勘測，對各類情況機械能綜合分析情況，保證線路規劃設計方案可滿足實際要求，盡可能減少非必要工作量的增加，提升工作效率，促進光伏發電站機電設備安裝管理工作的順利進行。

4 結語

總而言之，光伏發電站作為科學技術發展的產物，其不僅可提升可再生資源的利用率，還可達到環境保護的效果，以及可促進清潔能源發展，這同時是未來電力行業發展的大勢所趨。為此，電力企業應提高對光伏發電站機電設備安裝管理的有效重視，結合機電設備安裝管理面臨的一系列影響因素，從科學防范遮陰現象、遵循相關標準安裝光伏組件、確保逆變器與組件匹配統一等多個不同方面著手，保障光伏發電站機電設備安裝管理工作的有序進行，使機電設備的作用價值可得到充分發揮，進一步推動電力企業的有序健康發展。