太陽能光伏發電系統可靠性分析

吳馳凱，唐可偉

（攀枝花市攀鋼設計研究院有限公司，四川 攀枝花 617000）

隨著我國社會經濟的發展，對于石化能源的消耗不斷增大，這對于環境的污染也愈加嚴重。在這樣的背景下，急需通過尋找清潔、可循環的資源去代替石化能源。太陽能作為一種可再生、無污染的能源，其開發的水平受到了國際社會廣泛的關注。因此，本文對太陽能光伏發電系統的可行性展開研究，這對于提高太陽能光伏發電技術的水平，確保光伏發電系統的可靠性具有重要意義。

1 光伏發電系統的結構及特點

光伏發電系統是可直接將光能轉化為電能的一種發電系統。根據不同的特點，太陽能光伏發電可分為光伏發電、光熱發電。

太陽能光伏發電也指太陽能發電，即可簡稱為“光電”。光電是利用半導體的光伏特性，將光能直接轉化為電能的一種新型技術。

近年來，隨著我國科學技術的不斷發展，光電技術的應用也越來越完善和成熟。其中，太陽能電池在經過串聯、封裝后可形成電磁組件，并加強控制器，即可組成光伏發電裝置。由于光伏發電系統具有的優點，已被我國廣泛應用于電力發電事業中。光伏發電主要具有以下特點。

（1）無轉動部件，使得系統運行無噪音。

（2）不排放廢水，無空氣污染。

（3）維修費用低，維修保養作業簡單。

（4）無工質消耗，運行安全可靠。

（5）電池使用壽命長。

（6）啟動快，在有陽光的情況下，即可發電。

（7）適用范圍廣，如工廠、變電站、居民樓。

（8）建設周期短，安裝簡單。

（9）建設規模可大可小。

2 影響光伏系統可靠性的因素

2.1 光電元器件失效

眾所周知，光電系統由大量的子系統和電子元器件組成，元器件失效已成為降低光電系統可靠性的主要因素。包括電磁元件、電感元件、電容元件、電阻元件、連接器件、通信元件、二極管、繼電器、運算放大器、功率管、太陽能電磁等。若其中1個元器件失效，并未能及時排除和維護的情況下，則可能影響整個系統的安全和可靠性。因此，在日常工作中，為了保證光電系統的可靠性，就必須提高元器件維修、保養的工作水平，

保證元器件正常運行。

2.2 系統設計存在不足

光伏系統設計主要有軟件系統和硬件系統2部分，其中軟件系統的設計存在不足，主要是由于系統程序運行存在錯誤，如跑偏等，使得軟件系統無法正常運行。并且，軟件系統所使用的控制方法不合理和不規范，也可能導致軟件系統無法正常運行，影響光伏發電系統的可靠性。若軟件系統發生故障，未能及時進行維護和修復，將直接影響整個光伏系統的正常運行。另一方面，硬件系統的設計主要是電路的設計，其存在的設計不足主要是由于部分硬件設計部門為了降低成本，采用假冒劣質的材料，使得元器件生產存在質量問題。

2.3 系統維修和使用不當

光電系統維修和使用不當已成為影響系統使用壽命的主要因素，降低了光電系統的可靠性。例如，我國西北地區，由于當地居民缺乏光電產品的維護、保養和使用的知識，在用戶供電不足的情況下，直接從蓄電池取電，這使得繼電器的電力長期不飽滿，在虧電的狀態下，導致系統運行失效。此外，部分用戶并未設置避雷裝置，在雷雨天時，可能導致系統因受到雷擊而發生損壞，影響系統的正常運行，難以保證光伏發電系統的可靠性和安全性。

3 確保光伏發電系統可靠性的幾點思考

3.1 確保選用元器件的質量

元器件的質量不僅直接影響到光伏發電系統的性能，還能夠提升光伏發電系統硬件系統運行的可靠性。為了確保選用元器件的質量，就必須加強元器件采購的管理力度。

首先，企業應做好采購元器件的工作，確保所購元器件的質量，應杜絕為節約成本而采購質量差的元器件的事件發生，從企業內部做起。在采購時，應進行公開招標的方式，確保元器件材料供應商的實力，提升元器件采購環節工作的質量。

其次，健全元器件采購合同的實施體系，明確合同職責，實施目標管理。

最后，建立元器件進場的檢查部門，加強對元器件質量上的控制，形成完整的管理體系。在此情況下，不僅能夠保證元器件的質量，確保光伏發電系統的可靠性，還能夠提升企業整體的管理水平。

3.2 優化系統設計方案

對系統設計方案進行優化可從兩方面開展。一方面，在軟件設計上：

首先，需要根據當地光伏發電的環境來編制控制算法，以提高光電系統的最大功率和穩定性作為主要的設計優化方向。

其次，加強逆變網的控制效率，降低其波動，提升光電系統的穩定。

最后，加設容錯和糾錯軟件設計，例如看門狗等，實施監測系統運行的狀態，在程序運行故障時，能夠自行修復，確保軟件系統正常的運行。從而提升光電系統中軟件系統運行的穩定性和可靠性，從而保證光電系統的可靠運行。

另一方面，在硬件設計上：

（1）加設光伏發電系統硬件保護的措施，完善系統功能，如安裝避雷針、檢測電路儀器、過電流、過電壓、孤島等。

（2）在逆變器和交換器的設計中，應更多的采用集成模塊和芯片，從而減少元器件，確保系統運行的可靠性。

（3）在電路板設計時，應采用科學合理的手段，避免子電路、電源信號、輸入輸出信號等受到信號干擾，針對大功率的元器件，應加強散熱的能力，如先進的冷水恒溫等。

（4）系統核心功能應采用備用電路設計，在相同地方盡可能加設相同功能的電路，在一條電路發生故障時，另一條電路能夠正常的運行。從而保證硬件系統能夠正常的運行，確保太陽能光伏發電系統的可靠性。

3.3 提升日常維護的工作水平

光電系統在安裝完成后，溫度和光資源就難以改變。因此，日常的維修和保養工作顯得尤為重要，可通過以下幾點提升日常的維護工作水平。

（1）確保光伏陣列表面的清潔度。在日常的維護中，應定期對光伏陣列的表面進行清洗，并檢查光伏陣列電路情況，對受損電路進行修復，從而保證光伏陣列運行的穩定。

（2）注重電池的保證。根據電池使用的規定，電池在運行時，必須保證溫度處于恒溫狀態，如夏季注意通風，冬季注意保暖。同時還要保證電池始終處于滿電的狀態。

（3）著重流程和規范。在檢修、停機、開機工作時，需要嚴格按照相關的流程進行，確保操作的規范性，避免人為破壞。

（4）建立相應的制度和標準。當前我國光電系統的可靠性標準還處于探索階段，筆者建議，我國行業內的專家應共同努力，制訂完整的可靠性標準和相關制度，為光電事業的發展奠定基礎。

4 結語

綜上所述，本文對光伏發電系統的結構及其特點進行分析，并針對影響光伏發電系統可靠性的因素，提出了提升日常維護工作的水平、對系統設計方案進行優化、確保選用元器件的質量三方面優化策略。但系統維修和使用不當、系統設計存在不足、光電元器件失效等問題，依然影響著光伏發電系統的可靠性。因此，在未來的工作中，還需加強對太陽能光伏發電系統可靠性的研究，從而為提升光伏發電系統的可靠性，促進光伏發電事業的發展作出更大的貢獻。

[1]張冰，吳紅，張云鵬.不同太陽能光伏發電系統發電性能的對比研究[J].機電信息，2017，05（33）：7-8.

[2]黎勝發.太陽能光伏發電系統在小區配電中的研究與應用[J].科技風，2017，12（12）：8.

[3]夏麟，李海峰.太陽能光伏發電系統建筑一體化應用情況調研分析[J].建筑節能，2017，05（06）：63-68.