光伏電站運維管理的分析與探討

李潤良

摘 要：近幾年，光伏發(fā)電的迅猛發(fā)展對電力企業(yè)的運維管理提出了新的課題。尤其是電站投運后的設備管理是電站管理的重要一環(huán)。只有降低電氣設備故障率，才能保障電站安全穩(wěn)定運行，保證電站達到預期發(fā)電量，滿足收益要求。

關鍵詞：光伏；運維管理；設備管理；故障率；分析

1 概況

在國家政策的支持下，光伏發(fā)電行業(yè)經過近幾年的快速建設，國內光伏發(fā)電企業(yè)和制造企業(yè)都有了很大的進步。但也出現了很多問題。

運維檢修方面，主要是大量光伏電站連續(xù)投產，運維檢修人員補充不足，大多數人員缺乏現場運維檢修經驗，且光伏電站屬新興發(fā)電形式，所有員工無光伏經驗且無成熟的光伏運維管理體系借鑒。尤其是大型荒漠化并網光伏電站，地處偏僻，大多位于西部地區(qū)的荒漠戈壁地帶，交通不便利、電壓等級相對較高、35千伏或110千伏接入，但人才短缺、隊伍相對年輕、光伏運維經驗少、相對技術交流機會少、廠家事故處理周期長。一座100MWp的光伏電站，現場運維人員每班僅5人，且人員技能素質的提高是需要從大量的實踐經驗中獲取。

電站建設方面、光伏電站電價受政策性影響較大，導致大部分項目工程建設期較短，這必然也會影響電站的安全和質量。電站設計時間短，設備制造周期短、安裝時間短、調試時間短，這就造成了電站設計和設備生產、安裝、調試等諸多環(huán)節(jié)不能得到有效控制。隨著裝機容量的不斷增加，此種矛盾愈加突出。因此，光伏發(fā)電企業(yè)走專業(yè)化管理的道路已日趨重要。

2 設備的故障管理

2.1 故障發(fā)生規(guī)律遵循浴盆曲線

電氣設備作為電站的關鍵設備，是決定發(fā)電量和安全生產的重要因素。設備在使用過程中，必然會產生不同程度的磨損、疲勞、變形或損傷，隨著時間的延長，它們的技術狀態(tài)會逐漸變差，使用性能下降。設備維修作為設備管理的重要環(huán)節(jié)，是延長設備壽命，保證生產正常運行，防止事故發(fā)生的重要保證。通過對設備故障進行研究，發(fā)現大部分電氣設備故障率曲線如圖1所示。這種故障曲線常被叫做浴盆曲線。按照這種故障曲線，設備故障率隨時間的變化大致分早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。

早期故障期對于設備又叫磨合期。在此期間，開始的故障率很高，但隨時間的推移，故障率迅速下降。此期間發(fā)生的故障主要是設計、制造上的缺陷所致，或使用不當所造成的。進入偶發(fā)故障期，設備故障率大致處于穩(wěn)定狀態(tài)。在此期間，故障發(fā)生是隨機的，其故障率最低，而且穩(wěn)定，這是設備的正常工作期或最佳狀態(tài)期。在此期間發(fā)生的故障多因為設計、使用不當及維修不力產生的，可以通過提高設計質量、改進管理和維護保養(yǎng)使故障率降到最低。在設備使用后期，由于設備零部件的磨損、疲勞、老化、腐蝕等，故障率不斷上升。因此認為如果在耗損故障期開始時進行大修，可經濟而有效地降低故障率。

2.2 設備故障的維修策略（見圖2）

3 設備維修模式

3.1 計劃維修方式

計劃維修作為一種預防性維修模式，在各種大型電站普遍推廣使用，對保證設備處于良好狀態(tài)取得了較好效果，例如核電站、火電廠、水電站的定期的預防性試驗、大修、小修等。可以事先安排好設備的使用和檢修時間，準備好維修所需的人、財、物等，縮短了維修時間，提高了維修質量。

3.2 先進的設備診斷技術與狀態(tài)維修

設備狀態(tài)監(jiān)測維修是借助先進的設備監(jiān)測、故障診斷、信息化管理平臺提供的信息，來判斷設備的劣化程度，有計劃地進行適當的維修。設備狀態(tài)維修應該是設備維修方式中效率最高的一種方式。采用設備狀態(tài)維修可以及時掌握故障隱患并時消除，從而提高設備完好率和利用率，提高設備維修工作質量和節(jié)省各種費用，提高總體效益。

例如光伏電站監(jiān)控中心項目所研發(fā)的軟件平臺，將集電站監(jiān)控、故障診斷、信息化共享、操作票管理、設備管理等功能于一體。具備逆變器、匯流箱等設備的故障報警功能，為電站的狀態(tài)檢修提供一個平臺。

3.3 故障維修法

在基本的設備維修工作中，還有一種方法叫做故障維修法通俗叫做事后維修法，也就是壞了再修，不壞不修的方法。這種方法一般不被采用。

4 設備管理的人員與制度管理

針對光伏電站設備維護的上述特點從以下幾個方面來加強運維人員的電站維護水平。準備合理的備品備件，在合適的時間按照一定的方法和標準去維護或檢修指定的設備。

4.1 備品備件管理

4.1.1 做好備品備件工作是及時消除設備缺陷，防止事故發(fā)生后，縮短事故搶修時間、縮短停運時間、提高設備可用效率，確保機組安全經濟運行的重要措施。主要分為：消耗性備品（匯流箱熔絲、控制回路熔絲等）、定期更換性備品（風機軸承、呼吸器等）、設備性事故備品（匯流箱、逆變器、斷路器等）、材料性事故備品（電纜終端、電纜等）、配件性事故備品（瓦斯繼電器、端子等）。

4.1.2 制定備品備件采購及管理制度

從以下幾個方面出發(fā)，制定一套適合光伏電站特點的備品備件采購及管理制度。

（1）結合公司近幾年的生產月報設備故障統計，分析易故障設備的故障原因，統計易故障設備的故障元件。對關鍵設備進行分類，在備品備件中考慮關鍵設備的戰(zhàn)略備用。

（2）與各設備制造廠家溝通，了解其設備的維護及檢修規(guī)程規(guī)范。對維護的周期，定期需要更換、檢修的元器件進行統計。

（3）與各電站值長及各兄弟發(fā)電企業(yè)溝通并進行平行對標，了解設備故障情況及備品備件的消耗情況，包括消耗的名稱和數量。

4.2 設備的維護及檢修制度

該制度編制的意義是讓生產運行人員了解何種設備多長周期在什么時間進行什么部位的維護檢修工作。

光伏電站主要分為升壓站和光伏區(qū)兩部分，升壓站部分電氣設備（SVG除外）的維護檢修在變電站及火電廠、水電站等有幾十年的經驗，國家也頒布了相關的標準及規(guī)程規(guī)范，對升壓站的電氣設備的日常點檢、預防性試驗和大小修做了詳細的說明。光伏區(qū)部分主要包括組件、支架、匯流箱、逆變器、光伏區(qū)監(jiān)控設備、光伏區(qū)陣列變等（離網項目包括儲能電池），升壓站部分的無功補償SVG，由于行業(yè)起步較晚，包括設備使用企業(yè)和設備生產企業(yè)在內都還沒有建立起設備的標準維護檢修體系，國家也沒有頒布相關的標準及規(guī)程規(guī)范。

聯合相關設備生產廠家的售后技術支持人員及電站運維人員結合設備歷年運行特點，編寫光伏設備的維護、檢修手冊。為各個電站生產維護檢修人員提供一個參考標準。

4.3 設備管理培訓

通過常態(tài)化培訓，提升運維能力，提高設備維護檢修水平。教會運維人員用何種方法進行設備的維修和元件的更換，延長設備使用壽命，保證設備穩(wěn)定和經濟運行。

4.3.1 培訓范圍

既涉及到硬件設備也涉及到軟件設備，既涉及到高壓大型設備也涉及到低壓控制設備。從主變、開關柜、逆變器到保護裝置、直流系統、監(jiān)控平臺。

4.3.2 培訓形式

（1）現場人員到設備廠家進行培訓。主要涉及的設備為故障率高或故障后對電量損失影響嚴重的關鍵設備，例如逆變器、無功補償裝置、主變、綜自系統、高壓開關柜等。

（2）理論培訓。理論培訓涵蓋光伏政策，光伏電站設計、建設、調試、運行的規(guī)程規(guī)范制度，光伏電站設備的基礎知識，電力系統基本知識等。

（3）廠家現場培訓。廠家現場培訓涵蓋光伏電站所有的電氣設備，主要為設備的安裝、調試、操作、維護、檢修培訓。廠家應指派熟練、稱職的技術人員，對參加培訓人員進行指導和培訓，并解釋相關設備范圍內所有技術問題。技術培訓技術資料由廠家負責整理及編制。

（4）集中電站級系統培訓。各電站相關人員到指定地點進行統一培訓。培訓中心負責協調相關電廠、電站的總工程師或具有豐富運維經驗的專家級系統工程師對電站人員進行系統的業(yè)務及技術培訓。

5 維護檢修中心

光伏電站設備種類多，試驗項目多，檢修項目多必須要有專業(yè)的試驗檢修隊伍，但大多電站規(guī)模相對較小，維護檢修工作量相對較少，維護資金較少，供養(yǎng)不起專業(yè)的檢修隊伍。且光伏電站地處偏僻、分布分散、運維人員少、維護檢修力量薄弱，針對上述特點，可在某一區(qū)域（省或大地區(qū)）內建立獨立專業(yè)的檢修隊伍。該檢修隊伍負責所轄區(qū)域內各電站的搶修、預防性試驗、大小修等。合理安排所轄區(qū)域內各電站的檢修時間。專業(yè)化管理不僅可以避免任務的不均衡，還能提高檢修的質量和安全可靠性。

同時利用檢修隊伍的專業(yè)化，在不影響檢修質量的同時，合理控制檢修時間，提高設備利用小時；減輕現場運維人員的勞動強度，增加設備檢修質量，縮短站內設備緊急搶修時間。

6 結束語

目前，各個集團的光伏電站剛剛走上運維的道路，探索經濟高效的運維和管理模式是提高發(fā)電量、增加電站效益的有效途徑。