光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行和維護

王震

中廣核新能源（德州）有限公司 山東德州 253000

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)原理

光伏組件是光伏系統(tǒng)中負責(zé)光電轉(zhuǎn)化的核心設(shè)備。光伏電池是指在陽光下的光電轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體P-N結(jié)器件。光伏電池就是利用半導(dǎo)體光伏效應(yīng)制成，是一種能將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換器。光伏電池是利用光激發(fā)少數(shù)載流子通過P-N結(jié)而發(fā)電的，在產(chǎn)生電能的過程中，既不發(fā)生任何化學(xué)變化，也沒有機械磨耗；在使用過程中，無噪聲，無氣味，對環(huán)境無污染[1]。

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏組件方陣、逆變器、光伏儲能部件和交流并網(wǎng)系統(tǒng)等組成，各個部件的功能如下：（1）光伏組件方陣：是由若干光伏組件及支架組成的方陣，支架是光伏陣列的支撐結(jié)構(gòu)，光伏組件方陣可看作是一個中間的媒介，是連接太陽能和電能的設(shè)備，將接收到的太陽能轉(zhuǎn)換成電能。（2）逆變器：擔(dān)負著系統(tǒng)的DC/AC轉(zhuǎn)換，并準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)換電壓、頻率、相位、諧波含量等重要指標(biāo)，具有最大功率跟蹤功能，是把光伏方陣連接到系統(tǒng)的部件。（3）光伏儲能部件：由蓄電池組和光伏充放電控制器組成，在“負荷調(diào)節(jié)、配合新能源接入、彌補線損、功率補償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運行、削峰填谷”等幾大功能應(yīng)用。（4）交流并網(wǎng)系統(tǒng)：由交流并網(wǎng)柜、升壓變壓器、SVG無功補償裝置及綜合控制系統(tǒng)組成，主要作用是升壓及無功動態(tài)補償調(diào)度通訊等功能。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制要求

光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制難點是逆變器的控制技術(shù)，逆變器的控制技術(shù)如何直接決定了整個系統(tǒng)的質(zhì)量如何。光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率主要體現(xiàn)在光伏組件效率，逆變器的效率，光伏儲能部件的效率等。整個光伏發(fā)電系統(tǒng)控制的關(guān)鍵技術(shù)在于對電池方陣的最大輸出功率控制，主要針對于輸出的電流進行有效控制，這是一項控制功率的技術(shù)，在所有過程中，要進行一個合理的管控，要考慮系統(tǒng)的干擾性，輸出波形以及失真的狀態(tài)等。光伏發(fā)電系統(tǒng)中要控制輸出電壓頻率、幅值、相位與電網(wǎng)的電壓頻率、幅值、相位相同，并跟隨電網(wǎng)進行調(diào)整及穩(wěn)態(tài)運行。

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]。

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。

2.2 光伏組件的定期維護

由于各地環(huán)境存在很大差異，灰塵等物質(zhì)的累積速度也存在很大不同，因此應(yīng)針對具體環(huán)境制定合適的維護方案。光伏組件的積灰與太陽能電池板的完整情況都是維護的重點，針對特定季節(jié)與特定的自然災(zāi)害也應(yīng)制定具體的維護措施，保證光伏組件的工作效率。

2.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池的運維工作

蓄電池作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能儲存裝置，要保證電能存儲的安全性與穩(wěn)定性，就應(yīng)保證蓄電池處于適宜的溫度，惡劣環(huán)境下應(yīng)做好保溫或散熱工作。蓄電池雖然更換的頻率不高，但是也應(yīng)做好檢查維護工作，一旦在例行檢查中發(fā)現(xiàn)蓄電池故障，就應(yīng)及時更換并做好相應(yīng)的安全保護措施。蓄電池常規(guī)故障有膨脹、干癟與漏液等，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)此類問題時，應(yīng)及時查找問題出現(xiàn)的原因，并做好應(yīng)對措施，在更換合格的蓄電池后，對問題的根源進行檢測，避免類似故障的出現(xiàn)。

2.4 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[3]。

2.5 太陽能電池板的熱斑問題與處理

太陽能電池板在長期運行中會出現(xiàn)熱斑，這些熱斑往往是由塵埃、雜質(zhì)與清潔劃痕等引起，這些局部位置往往受熱嚴(yán)重導(dǎo)致表面過熱燒毀。因此對該類問題除了要做好清潔保養(yǎng)，還應(yīng)從電池板內(nèi)部下手，選用性能優(yōu)良的部件，減少熱斑的產(chǎn)生。

2.6 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。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。

3 結(jié)語

綜上所述，我國大力發(fā)展清潔能源的同時，從光伏發(fā)電積累的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上不斷深化和拓展，能夠在更加廣闊的能源生產(chǎn)中起到關(guān)鍵的作用。同時利用光電系統(tǒng)的原理和特點，對其運行和維護等方面進行研究和討論，并結(jié)合清理方式和方法，有效減少由于熱斑現(xiàn)象產(chǎn)生的問題，從而增加光伏系統(tǒng)運行和生產(chǎn)效率，為我國光伏能源發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。