光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行和維護

劉勝勝

【摘 要】現(xiàn)如今，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，能源的消耗也逐漸增加。各種環(huán)保措施與節(jié)能政策的出臺，對能源的供給也提出了新的要求。新型清潔能源的發(fā)展與利用逐漸增加，風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、水力發(fā)電與地?zé)崮馨l(fā)電逐漸成為各地新能源的主要發(fā)展方向。太陽能取之不盡、用之不竭是清潔能源中應(yīng)用比較廣泛的，文章針對光伏發(fā)電項目展開研究，由于該發(fā)電系統(tǒng)比較復(fù)雜，涉及許多關(guān)鍵技術(shù)，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行進行分析，可以提光伏發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為后續(xù)的維護工作的開展提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電系統(tǒng);運行;維護

引言

光伏發(fā)電系統(tǒng)通常是指太陽能電池利用太陽能，結(jié)合太陽能半導(dǎo)體器件其中的P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，通過光生伏特效應(yīng)的原理吸收太陽光中的輻射能源，再通過轉(zhuǎn)換裝置將其吸收的光的輻射能轉(zhuǎn)化為電能從輸出端輸出，完成直接發(fā)電的過程。光伏發(fā)電在目前是主流發(fā)電方式，太陽能半導(dǎo)體材料的制備以及應(yīng)用也是當(dāng)今社會普遍的發(fā)電研究課題。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)要實現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)變，通常包含了蓄電池、光伏方陣、控制器、逆變器、配電柜與太陽光跟蹤系統(tǒng)等部分，其中還包含用來聚光的反射鏡與聚光透鏡。光伏方陣采用光伏模板組成特定形式實現(xiàn)對光能信號的捕捉與積累，在光生伏特效應(yīng)下，實現(xiàn)在蓄電池兩端電荷的累計，形成的電荷在電池兩端形成了電動勢，完成光能到電能的轉(zhuǎn)變。蓄電池可以實現(xiàn)電能的儲存與放電，其中為防止電能儲存過多或放電嚴(yán)重的情況，一般添加控制器，控制器保護蓄電池的充放電過程，可以對蓄電池的壽命起到延長的作用。要實現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)變往往需要添加逆變器，逆變器按應(yīng)用要求不同常分為正弦逆變器與方波逆變器兩種，前者應(yīng)用范圍廣，但是成本相對的較高。太陽光跟蹤系統(tǒng)可以捕捉太陽光的變化，實現(xiàn)隨太陽光轉(zhuǎn)動的目的，保證發(fā)電效率的最大化。

2光伏系統(tǒng)中光伏組件的運行和維護

作為光伏發(fā)電系統(tǒng)重要的核心結(jié)構(gòu)，太陽能電池板能夠?qū)δ茉催M行收集，從而實現(xiàn)電力的輸出。當(dāng)太陽能電池板工作時，將收集到的太陽能輻射，實現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換，然后通過傳輸設(shè)備，儲存在蓄電池內(nèi)，從而有效保證電能的利用，并發(fā)揮推動和負載的功能。所以，為有效維護光伏電站運行情況，需要對光伏系統(tǒng)和組成結(jié)構(gòu)進行以下幾點的措施保護。

2.1光伏組件的清洗問題

經(jīng)過長時間的使用，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的組件和結(jié)構(gòu)，會造成許多灰塵的積累，這就要求定期對光伏組件進行清潔和整理，確保光伏組件和結(jié)構(gòu)干凈。由于積累的灰塵會對光伏電站的運行產(chǎn)生巨大的影響，并且灰塵的出現(xiàn)，不僅會阻擋光伏組件吸收太陽能，同時也能阻礙熱量傳導(dǎo)的進行。如果不及時清理太陽能電池板表面灰塵，會隨著不斷增加的灰塵，造成太陽能電池板的燃燒。這是由于灰塵具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，大量的灰塵會增加太陽能電池板的熱量，就會出現(xiàn)自燃情況。這就會對光伏組件造成損害， 增加危險的發(fā)生概率，同時造成嚴(yán)重的經(jīng)濟浪費，對于光伏組件的清洗工作，要定期并且仔細全面地進行。在我國當(dāng)前對光伏組件清洗過程中，有四種作為主要的清洗方法：（1） 通過人工清洗，工作人員使用長距離的拖布，使用洗塵劑能夠有效地清除灰塵。利用拖布與光電組件表面進行摩擦， 能夠出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，將表面的灰塵和雜質(zhì)清除干凈。但是也會對組件產(chǎn)生壓力，從而使組件出現(xiàn)彎曲或損壞，而且也會對收集太陽能產(chǎn)生阻礙，出現(xiàn)的大面積遮蓋區(qū)域，會降低組件對陽光的吸收。（2）人工水洗方法，使用小于0.4 MPa壓力水管，對準(zhǔn)組件進行清洗，能夠有效避免人工清洗對組件產(chǎn)生的傷害。這種方法的優(yōu)點是能夠有效清除組件表面的灰塵，同時也能減少由于遮蓋區(qū)域，造成太陽能吸收少的問題。（3） 使用專業(yè)的工程清洗車，在維護工程中，可以購買或者租賃使用。（4） 使用機器人進行清理工作，不僅可以對組件表面的灰塵和雜質(zhì)進行清理，同時能夠根據(jù)天氣的變化，例如雪天情況，實現(xiàn)快速全面的清理工作。在人工智能的控制下，不僅可以降低運行成本，同時能夠不間斷地進行工作。但是出現(xiàn)的主要缺點，會由于組件邊緣，對機器人產(chǎn)生阻礙。

2.2光伏組件的定期檢查

作為光伏系統(tǒng)中核心結(jié)構(gòu)，要定期對光伏組件進行檢查。由于光伏組件是由玻璃組成的，對損害的玻璃及時的更換和處理，能夠確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定。也可以根據(jù)其顏色的變化、線盒完整和變形情況做出判斷。

3光伏系統(tǒng)中蓄電池的運行和維護

蓄電池是光伏系統(tǒng)中存儲電能的部位，當(dāng)光伏組件將其吸收到的太陽能輻射能進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換出的電能就通過蓄電池進行儲備，蓄電池周圍的環(huán)境應(yīng)該保證在5℃～25℃之間最為合適，在氣溫高的環(huán)境下應(yīng)該通風(fēng)進行蓄電池的降溫，當(dāng)環(huán)境溫度較低時也應(yīng)該進行蓄電池的保溫措施。蓄電池不宜經(jīng)常更換，但是也需要定期檢查，當(dāng)檢查出來的問題足以導(dǎo)致光伏設(shè)備電能的輸送受到影響時，也需要及時對蓄電池進行更換，值得注意的是在更換蓄電池的過程中需要帶絕緣手套。一般來說蓄電池可能出現(xiàn)的問題中最為主要的就是蓄電池的漏液，干癟或者膨脹等問題，一旦出現(xiàn)類似情況應(yīng)該做及時處理，并第一時間排查尋找導(dǎo)致這一問題出現(xiàn)的原因，在根源上進行遏制。

4光伏發(fā)電系統(tǒng)中控制器與逆變器的運維工作

控制器與逆變器作為電能的控制元件，對光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用來說作用巨大。在相關(guān)運行和維護中應(yīng)做到：控制器的警示標(biāo)志應(yīng)清晰，接線端子應(yīng)燥無銹蝕;控制器內(nèi)的高壓熔斷裝置應(yīng)符合要求與相關(guān)規(guī)定;輸出直流電的母線正負極間電阻應(yīng)不小于2歐姆;逆變器的運維工作與控制器基本相同，特別應(yīng)注意接線的完整性與積灰的處理。

5熱斑現(xiàn)象的產(chǎn)生和避免

在對太陽能電池長期的維護過程中發(fā)現(xiàn)，在特殊的環(huán)境中會出現(xiàn)熱斑情況。這可能是由于積累的灰塵，或者清理時候產(chǎn)生的遮擋，使得太陽能輻射能，不能被光伏設(shè)備集中和吸收，從而阻礙光能轉(zhuǎn)換成電能。當(dāng)受到遮擋的位置溫度不斷升高，會造成這個區(qū)域的光伏組件表面受到的破壞，從而出現(xiàn)熱斑現(xiàn)象。通過不斷的研究和分析中得知，會由于兩種情況，使熱斑情況出現(xiàn)在光伏組件中，一種是內(nèi)阻，另外一種是電池片自身暗流電流。通常從源頭開始，使遮擋光電組件的灰塵或其他東西，得到有效地去除，從而減少由于熱斑現(xiàn)象造成的破壞。另外，要對電池內(nèi)部和逆電流情況進行了解，或者增加組件的功能，確保其能夠高效的運行。也可以通過提高清理能力，增加機器人的使用，使更多的阻礙物質(zhì)得到清理，減少熱斑的出現(xiàn)情況。

結(jié)束語

總之，光伏發(fā)電具有清潔無污染、可再生、成本低、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，做好光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行和維護就顯得極為重要，通過分析其內(nèi)部構(gòu)成及各器件在運行與維護中的注意事項，可以大幅降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障率，普及光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，同時也對保護環(huán)境、造福人類有著深遠的意義。

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（作者單位：三峽新能源共和發(fā)電有限公司）