淺談分布式光伏電站運行及維護

張學進

淺談分布式光伏電站運行及維護

張學進

（國網安徽省電力公司潛山縣供電公司 安徽潛山 246300）

隨著社會的不斷發展，人們對于電力的需求越來越高。傳統的發電方式不僅消耗大量煤炭資源，而且已經遠遠不能滿足人們的需求，因此多種發電方式應運而生。分布式光伏發電就是其中的一種，它是一項新型的發電方式，目前在全國各地裝機容量不斷攀升。安徽省各地市縣政府還把光伏發電作為資助貧困戶和貧困村脫貧的一種手段。本文以分布式光伏電站的運行及維護為分析點，具體介紹了運行步驟以及維護過程中需要注意的問題。

分布式光伏；電站運行；電站維護

1 概述

分布式光伏電站應用的是太陽能進行發電，而太陽能是一種較為理想的可再生能源，它的利用優點在于不會枯竭，也不會有污染，較為可靠安全，而且太陽能能源不會受到地理位置的限制，不需要建設大量的輸送電力的線路，減少電力流失與浪費，因此分布式光伏電站將會是未來發電點的建設趨勢。

2 光伏發電原理

既然成為光伏電站，其發電原理就在于利用了光伏效應將光能轉換為電能，在這個過程當中，需要用到一些半導體介質，如單晶硅等。光伏發電與傳統發電技術相比，其過渡的過程更少，因此具有更大的轉換效率。除此以外，光伏發電也不會產生二氧化硫、二氧化碳等會對大氣層產生影響的溫室氣體，更沒有傳統技術中存在的噪聲污染、廢氣、廢水等。進行發電的設備一般都是模塊化的結構，這使得發電站不管是運行還是維護都變得更加簡單。與傳統的發電站不同，分布式光伏電站甚至不需要占據土地，大大節約了各方面費用。

光伏發電的方式主要有兩種，一種是將光能直接轉換為電能，另一種是先將光能轉換為熱能，再由熱能轉換為電能。比較而言，前者在發電站中的應用更為廣泛，因為后者不僅成本高，而且還會產生一定能源浪費。本文將會對這兩種發電方式進行介紹。

先將光能轉化為熱能再轉化為電能的發電方式又被成為聚焦型太陽能熱發電。這種發電方式是通過太陽的輻射產生一定熱能，通過熱能再轉化為電能，熱能的形成形式是通過太陽能集熱器，它能夠將太陽的直射光進行聚焦，吸收的太陽熱能加熱水，水因為加熱變為水蒸氣，水蒸氣具有高溫高壓的特質，它能夠推動機械進行能量轉換，將水蒸氣的熱能轉化為電能。在這一太陽能發電過程中，包含兩個能量轉換過程，分別為太陽能轉化為熱能以及熱能轉化為電能。由于中間有了熱能這一介質，與傳統的煤炭發電方式相比它的發電效率會較低，而且需要消耗較高的成本。

光能直接轉化為電能的發電方式是發電站應用最為廣泛的方式，其發電原理為光電效應，需要安裝太陽能電池，以實現通過光伏效應產生電能這一方式。太陽能電池之所以能夠發電，主要依靠于其內部的光電二極管部件。雖然單個的太陽能電池能夠產生的電流較小，但是當足夠多的電池以混聯的方式連接在一起之后就能夠產生一定數量的電流。太陽能是可再生能源，因此擁有很大的應用前景。此外，太陽能電池還具有使用壽命長、操作靈活等優點。根據接入電網的不同，光伏系統可以分為公共電網并網以及用戶側并網光伏系統。

3 光伏電站運行保護裝置

分布式光伏電站運行保護裝置有三個方面進行保護。

3.1 逆變裝置至電網間的保護裝置

電網側負責接收光伏電站的并網線路，其保護的主要范圍時后備保護以及主要保護。主要保護的特點在于速度很快，能夠盡可能將故障切斷，而后備保護則是在別處的發電系統出現故障時能過夠進行具有時限的切斷。而在光伏電站中一般配置的都是主要保護。而在光伏電站中并網的關鍵就在于逆變器的設置，為了能夠對發電站進行有效保護，逆變器應該具有完備的檢測以及保護功能。而從逆變器到電網之間的保護需要通過電網系統相關模型進行優化配置。

3.2 逆變裝置的保護配置

光伏電站要想進行正常穩定的運行，自身需要具有過電流的能力。如果其過電流能力小于1.2倍的額定電流，則光伏電站可以連續可靠工作不會小于60s，如果其過電流能力在1.2～1.5倍的額定電流之間，光伏電站的連續可靠工作時間不會小于8s。如果電站中有系統發生了故障，如短路等，電站中的保護裝置就會進行自動檢測。保護裝置會向系統當中輸入電流，電流值的大小不能超過額定電流的2.5倍。為了能夠更好的保護逆變器裝置，在保護裝置上應該設有防孤島保護。該種保護裝置分有主動式和被動式兩種，設置了該保護裝置后，電站中的系統即便出現故障，保護裝置也能夠通過邏輯進行連接斷開的行為。主動式的保護方式有有功功率、無功功率變動，電流脈沖等，而被動式的保護方式有頻率變化率、電壓相位跳動等。

3.3 光伏板到逆變裝置之間的保護配置

光伏板到逆變裝置之間也需要配置保護裝置，一般都是配置直流保護裝置，實現的手段多為空氣開關。在靠近電網系統附近的逆變器已經設置了保護裝置，因此這附近不需要再進行配置。而靠近光伏板附近則需要配置空氣開關。為了能夠產生電能，光伏板使用的材料較為特殊。如果通過的電流過大，會導致光伏板出現板面隆起甚至破裂。因此作為保護裝置的空氣開關，其材料也需要具有高精度的物理性質，只有這樣，空氣開關才能對光伏板到逆變裝置之間的線路進行保護。

4 分布式光伏電站維護

進行電站的維護并不是要等到系統中出現了故障才進行維護維修，電站系統中更重要的是日常檢查與維護。雖然看起來花費了更多的精力在光伏電站的維護上，但就長遠來看，日常維護更能夠保證電站系統的正常工作，減少大問題的發生。其實系統中的大問題都是有征兆的，可以通過對電流檢測、電壓檢測等，發現并及時處理。本文將會從兩個方面進行分布式光伏電站維護工作的分析。

4.1 光伏陣列的維護與檢修

光伏陣列從設計上來看壽命較長，平時不會出現大的故障，但并不排除可能會因為外界因素導致光伏陣列中一些部件出現損壞。對光伏陣列的檢修可以通過檢測電池組的電流電壓變化以及電池組與電池組之間的差異變化來確定部件是否發生損壞以及損壞程度。根據檢修結果才能確定光伏陣列的具體維護計劃。除此之外，對光伏陣列的維護還包括日常的清潔清洗。為了能夠避免光伏組件在清洗過程中被曬化，進行清洗時盡量避免晴朗天氣。此外，清洗時也不能使用硬物或是有腐蝕性的物質，因為上述材料將會影響到光伏陣列中的玻璃蓋板，降低其使用壽命。由于光伏陣列中具有眾多的光伏組件與線路，因此檢查其線路連接也是光伏電站維護工作中的重要組成部分。線路的連接包括有匯流箱的線路、組件間的線路等，需要注意的是，光伏陣列當中存在電壓，因此進行光伏陣列的檢修維護時需要做好安全措施，保證檢修人員的人身安全。

4.2 逆變器的維護與檢修

在光伏電站中，逆變器是相當重要的設備。但是目前國內生產逆變器的廠商良莠不齊，因此逆變器可能處于不佳的運行狀態。對逆變器而言，維護與檢修的項目主要有以下項目：工作負荷是否處在最佳區間，輸出諧波分量是否超出區間，逆變器周圍的線路是否連接牢固，以及逆變器中的元件是否發生損壞。如果檢修過程中發現了問題，要及時進行解決，這樣才能保證逆變器處在較好的工作狀態中，并盡可能延長逆變器的使用壽命。

5 總結

分布式光伏電站采用太陽能轉化形成電能的方式，不僅環保，而且能量取之不盡用之不竭，是未來發電的主要趨勢。而光伏電站中采用的一般為太陽能直接轉化為電能的方式，在電站中最重要的設備之一就是逆變器。在電站系統的運行以及維修當中，逆變器都占據重要地位。本文介紹了光伏電站運行原理，并對電站系統維護中需要格外注意的問題進行簡要分析，不管是光伏陣列的維修還是逆變器的維修，都需要重視日常維護，讓重大問題在發生之前就能夠得到處理和解決。為了能夠促進分布式光伏電站運行的可靠性，未來在電站設計安裝過程中，應該多引入自動化技術，讓電站系統能夠得到更好的監控與維修。

[1]劉新春.淺談大型光伏并網電站的運行與維護[J].可再生能源，2012（05）.

[2]陳騰生.淺談光伏并網發電現狀與發展趨勢[J].低碳世界，2013（08）.

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2016-10-18