光伏電站運(yùn)維及增值管理的研究及運(yùn)用

雷紅波

【摘要】如今，隨著人類社會的發(fā)展對能源的需求日益增長，能源逐漸與人們?nèi)粘Ｉ罹o密的聯(lián)系在一起。然而，人類在享受傳統(tǒng)能源帶來的諸多利益的同時(shí)，隨之而來的是一系列無法避免的能源安全挑戰(zhàn)，能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環(huán)境污染等問題威脅著人類的生存和發(fā)展。隨著光伏電站大規(guī)模建設(shè)和陸續(xù)并網(wǎng)，運(yùn)維工作已成為電站管理的核心內(nèi)容。運(yùn)維工作不僅關(guān)系到光伏電站穩(wěn)定運(yùn)行、達(dá)到規(guī)定發(fā)電目標(biāo)，更關(guān)系到運(yùn)維成本、投資價(jià)值及最終收益。因此，我們很有必要深入探討我國光伏電站運(yùn)維管理模式以及增值管理的研究具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】光伏電站；運(yùn)維管理；增值服務(wù)

光伏電站運(yùn)維是以保障光伏電站安全運(yùn)行為基礎(chǔ)，通過科學(xué)評估、預(yù)防性維護(hù)、周期性維護(hù)以及定期的設(shè)備性能測試等手段，經(jīng)濟(jì)有效的對電站進(jìn)行管理，以保障整個(gè)光伏電站的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，從而保證投資者的收益回報(bào)，也是電站交易、再融資的基礎(chǔ)。因此，光伏電站運(yùn)維及電站資產(chǎn)增值的管理是光伏能源發(fā)展的首要目標(biāo)。

1、光伏發(fā)電的優(yōu)勢

隨著傳統(tǒng)能源的枯竭，光伏發(fā)電將成為新的能源供應(yīng)主體。由此可知，光伏發(fā)電勢必會在今后的能源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。太陽能光伏發(fā)電的過程沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，操作維護(hù)簡單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)成本低。光伏發(fā)電不使用任何燃料，故而實(shí)現(xiàn)了溫室氣體和其他廢氣達(dá)到零排放。無污染、無噪聲、清潔環(huán)保且不受能源枯竭和煤炭市場波動等因素的影響，與風(fēng)能、潮汐能、生物質(zhì)能等新型發(fā)電方式相比，太陽能發(fā)電技術(shù)絕對是具有可持續(xù)發(fā)展的理想可再生能源發(fā)電方式。沒有地域限制，分布廣泛且取之不盡，用之不竭。電池組件結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。太陽能覆蓋了地球的任意一個(gè)角落，發(fā)出的電可就地供電、余量上網(wǎng)，避免了長途輸電，降低了輸電成本。同時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，根據(jù)用電負(fù)荷大小其裝機(jī)容量大小可調(diào)，極易組合、擴(kuò)容。

2、國內(nèi)光伏電站運(yùn)維的不足

近幾年，國內(nèi)光伏發(fā)電項(xiàng)目快速發(fā)展，而后期電站的運(yùn)營維護(hù)沒有受到重視，尤其前期設(shè)計(jì)、施工時(shí)，沒有充分考慮光伏運(yùn)維的需求，缺少光伏的運(yùn)維措施配置和經(jīng)驗(yàn)。目前光伏電站運(yùn)維主要存在以下幾大問題。（1）電站安全管理問題，從業(yè)人員混雜，朱進(jìn)行職業(yè)技能培訓(xùn)和指導(dǎo)，安全意識淡薄，缺乏有效的安全監(jiān)督；（2）員工無光伏經(jīng)驗(yàn)且無成熟的光伏運(yùn)維管理體系借鑒，運(yùn)維方法缺少科學(xué)依據(jù)；（3）新興新能源產(chǎn)業(yè)，專業(yè)技術(shù)人才的缺口較大；（4）光伏運(yùn)維缺乏標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和規(guī)范的支持；（5）缺乏有效的預(yù)測手段，電站運(yùn)維效果預(yù)期難以評價(jià)；（6）缺乏光伏運(yùn)維一站式管理手段，運(yùn)維人員很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障或系統(tǒng)缺陷。

3、一站式光伏運(yùn)維及增值管理模式研究

目前國內(nèi)光伏電站存在系統(tǒng)安裝布置分散、系統(tǒng)發(fā)電能效低下、故障點(diǎn)未能及時(shí)反饋、運(yùn)維方法不當(dāng)?shù)葐栴}，如何選擇最佳光伏運(yùn)行方案及運(yùn)維管理模式，一站式光伏電站運(yùn)維模式將很好的解決這些問題。一站式遠(yuǎn)程光伏運(yùn)維管理監(jiān)控系統(tǒng)具備能效分析、組件工作狀態(tài)監(jiān)控、組串與逆變器匹配性監(jiān)控、組件清潔度監(jiān)控、故障提醒和原因分析、系統(tǒng)匹配性分析、運(yùn)維事件記錄等功能，采取無線數(shù)據(jù)傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控策略，向運(yùn)維人員實(shí)時(shí)反饋真實(shí)、直觀、有效地系統(tǒng)信息和運(yùn)維需求指令，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電站資產(chǎn)的保值和增值。

3.1 組件表面清潔度評估系統(tǒng)

灰塵、鳥糞、油污等覆蓋在光伏組件表面，遮擋了較大部分的光照，對光伏電站發(fā)電效率有較大的影響。例如，北方干旱少雨地區(qū)，風(fēng)沙較多，如沒有采取有效地清潔，光伏電站的發(fā)電效率下降高達(dá)45%以上，嚴(yán)重影響光伏電站的利用價(jià)值。因此，有必要對光伏組件的清潔度進(jìn)行監(jiān)控評估，給運(yùn)維人員反饋光伏組件實(shí)時(shí)的清潔程度，運(yùn)維人員將根據(jù)實(shí)際情況安排組件清潔工作。目前，針對光伏組件表面的清潔度評估問題，基本靠人的視覺去主觀判斷，無法評價(jià)灰塵、鳥糞、油污等光伏組件表面的附著物對光伏電站發(fā)電效率的影響程度，也無法合理地安排光伏組件清潔工作?？紤]到清潔成本和提高發(fā)電帶來的收益進(jìn)行比較，設(shè)置清潔度等級（0～100%），用戶可以根據(jù)光伏電站所在地區(qū)特點(diǎn)和實(shí)際需求設(shè)置一個(gè)最優(yōu)的清潔度臨界點(diǎn)作為運(yùn)維需求告警點(diǎn)。

3.2 組件匹配性分析

由于光伏逆變都是采取MPPT最大功率點(diǎn)跟蹤的控制策略，光伏電站同一逆變器直流輸入端口并聯(lián)的光伏組串電壓存在偏差，組串工作電壓相互間影響，各組串無法跟蹤到最大功率點(diǎn)從而造成輸出功率下降，即各組串都無法實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤的目標(biāo)。在運(yùn)維管理中心設(shè)置各光伏組串電壓偏差監(jiān)控功能，智能分析組串電壓偏差大小及確定問題組串的編號，如某組串電壓與平均值偏差大于3%時(shí)，即向運(yùn)維人員發(fā)出告警信號，可有助于運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并快速解決問題，避免對光伏電站能效輸出的影響。

3.3 光伏電站效率分析

影響光伏發(fā)電站發(fā)電量的關(guān)鍵因素主要是系統(tǒng)效率，系統(tǒng)效率主要考慮的因素有：光伏組件表面灰塵遮擋損失、溫度影響損失、光伏組件的匹配損失、逆變器的功率損耗、線路損耗、其它配電設(shè)備的損耗、交直流部分線纜功率損耗、跟蹤系統(tǒng)的精度、其它雜項(xiàng)損失。光伏運(yùn)維管理中心實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏工作狀態(tài)，比較實(shí)際值與理論值的偏差，分析產(chǎn)生偏差的主要因素，是否為可接受的正常范圍內(nèi)。如某一影響因素超出了正常范圍，監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出警告信息，及時(shí)通知運(yùn)維管理人員，并提示可能存在的問題及具體位置。

3.4 功能及價(jià)值

通過對光伏電站能效優(yōu)化方法和運(yùn)維管理策略的理論方法的研究，搭建多種光伏電站運(yùn)行模式實(shí)驗(yàn)平臺，探尋最佳的系統(tǒng)優(yōu)化及運(yùn)維方法。光伏電站運(yùn)維中心可以管理投資者自己持有的光伏電站，也可以代理管理其它業(yè)主委托管理的光伏電站，對所管理的所有光伏電站進(jìn)行“一站式”管理。根據(jù)不斷積累的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)維試驗(yàn)評估報(bào)告，編制光伏電站運(yùn)維管理規(guī)范或手冊，作為運(yùn)維人員培訓(xùn)和指導(dǎo)生產(chǎn)的依據(jù)。

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