光伏發電系統的運行和維護探究

趙慧峰

摘要：隨著我國科技水平的不斷發展，利用太陽能進行發電已經成為了當前主要的光伏發電方法。光伏發電系統可以直接實現光能到電能的轉化，不必要通過熱能的中轉，該系統具有壽命長、可靠性高、清潔與并網發電的優勢。基于此，下文將對光伏發電系統的結構構成、光伏發電系統的組成與原理進行分析、說明光伏發電系統的運行與維護方法。同時針對目前光伏發電系統存在的問題，提出一些解決辦法。希望對光伏發電企業有所助益。

關鍵詞：光伏發電系統;運行;維護

1 光伏發電系統構成

1.1 逆變器

逆變器主要有自激振蕩逆變器及其他類型的振蕩逆變器，其中不同的類型有不同的操作原則和模式。此外，根據波形的不同，還可以劃分出正方波逆變器和正弦波逆變器兩種類型。變頻器有它自己的優點。它的功能是非常明確的。其主要作用是通過濾波器、調制、電壓升高等一系列措施，將電池的直流電輸出轉化為正弦波交流電。

1.2 控制器

控制器是一種有效、穩定、安全的設備。通過控制器的使用，大大保證了電池的安全，實現了穩定連續的工作。控制器還能根據負載電源的不同要求合理地產生能量，嚴格有效地控制電池負載的電源輸出，保證整體穩定，提高設備的使用壽命。在光伏電力系統中，控制器是最重要的核心部件，只有保證控制器的質量，才能實現整體的穩定性，其存在的意義不容忽視。控制器的應用有效地避免了短路、雷擊等問題，并通過溫度補償保護了系統的安全。

1.3 太陽能光伏電池組件

電池組裝是一種重要的設備，主要是太陽能電池通過一定的結構組合和組合，然后采用太陽專用的調質玻璃和密封材料疊層形成，玻璃是一種良好的光傳輸，強度很高的玻璃，整體性能良好。密封材料提高太陽能電池的性能。其主要功能是抵抗紫外線輻射，有效保護電池各部件的安全，實現穩定工作。可以說電池組件是光伏發電系統中最核心的部分。裝置工作對電池的影響非常大，對電池的能量起著重要的作用。多晶硅電池、單晶硅電池和非晶硅電池是三種最常用的光伏電池。

2 光伏發電系統的組成與原理

光伏發電系統要實現光能到電能的轉變，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對光能信號的捕捉與積累，在光生伏特效應下，實現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變。蓄電池可以實現電能的儲存與放電，其中為防止電能儲存過多或放電嚴重的情況，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。要實現直流電到交流電的轉變往往需要添加逆變器，逆變器按應用要求不同常分為正弦逆變器與方波逆變器兩種，前者應用范圍廣，但是成本相對的較高。太陽光跟蹤系統可以捕捉太陽光的變化，實現隨太陽光轉動的目的，保證發電效率的最大化。

3 光伏系統中光伏組件的運行和維護

光伏發電系統中的光伏組件俗稱太陽能電池板，是光伏發電系統中的核心部位結構，也是重要組成部分。其將吸收到的太陽能輻射能轉換為電能，輸送至蓄電池內部作為電能的儲備，起到了推動負載工作的作用。光伏電站以及戶用光伏系統中光伏組件的運行和維護應該需要注意符合以下幾點規定。

3.1 光伏組件的清洗問題

經過長時間的使用，光伏發電系統中的組件和結構，會造成許多灰塵的積累，灰塵的出現，不僅會阻擋光伏組件吸收太陽能，同時也能阻礙熱量傳導的進行。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熱系數，大量的灰塵會增加太陽能電池板的熱量，就會出現自燃情況。在我國當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，能夠出現靜電現象，將表面的灰塵和雜質清除干凈。但是也會對組件產生壓力，從而使組件出現彎曲或損壞，而且也會對收集太陽能產生阻礙，出現的大面積遮蓋區域，會降低組件對陽光的吸收。（2）人工水洗方法，使用小于0.4MPa壓力水管，對準組件進行清洗，能夠有效避免人工清洗對組件產生的傷害。這種方法的優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域，造成太陽能吸收少的問題。（3）使用專業的工程清洗車，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進行清理，同時能夠根據天氣的變化，例如雪天情況，實現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。但是出現的主要缺點，會由于組件邊緣，對機器人產生阻礙。

3.2 光伏組件的定期維護

由于各地環境存在很大差異，灰塵等物質的累積速度也存在很大不同，因此應針對具體環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，針對特定季節與特定的自然災害也應制定具體的維護措施，保證光伏組件的工作效率。

3.3 光伏系統中蓄電池的運行和維護

電池是光伏系統中儲存電能的一部分。電池周圍的環境應保證在5°C和25°C之間。最適合，在高溫環境下應通風冷卻電池，在環境溫度較低時，還應采取電池絕緣措施。電池不應定期更換，但也需要定期檢查。當檢測到的問題足以導致光伏設備的電力傳輸受到影響時，也需要及時更換電池。一般來說，電池中可能出現的最重要的問題是電池的泄漏、干燥或膨脹等問題。一旦出現類似情況，就應及時處理，并首次調查和查明問題的原因。關于遏制的根本原因。在控制器內，出現直流輸出電力時，能夠使母線的正負極對接，并且要有2Ω絕緣電阻使用。在對逆變器進行維護過程中，要保持連接的完整程度，同時對結構中出現的灰塵、銹跡和腐蝕等情況，及時進行處理。如果遇到特殊天氣造成溫度的變化，也要有相應的應對措施，并保持警示標志的完整性和清晰程度。如果遇到逆變器工作停止，但是還沒有找到對應的原因時，要對設備進行拍照和記錄，通過與廠家的溝通完成修理工作。另外，要保持逆變器的清潔程度，對不同接線端的情況進行處理，同時控制好溫度，確保逆變器運行穩定。

3.4 熱斑現象的產生和避免

在對太陽能電池長期的維護過程中發現，在特殊的環境中會出現熱斑情況。這可能是由于積累的灰塵，或者清理時候產生的遮擋，使得太陽能輻射能，不能被光伏設備集中和吸收，從而阻礙光能轉換成電能。當受到遮擋的位置溫度不斷升高，會造成這個區域的光伏組件表面受到的破壞，從而出現熱斑現象。通過不斷的研究和分析中得知，會由于兩種情況，使熱斑情況出現在光伏組件中，一種是內阻，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象造成的破壞。另外，要對電池內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，使更多的阻礙物質得到清理，減少熱斑的出現情況。

3.5 運行模式管理

在設備運行過程中，裝置實現了由光伏矩陣直電能向電網交流電能的轉變。本系列的逆變器可以以恒功率模式、恒電流模式、恒電壓模式以及最大功率點跟蹤模式中的其中一種模式運行。系統默的是最大功率點跟蹤模式。在系統運行狀態下，在設定時間內，假如實測功率低于PPVSTOP，即做出停止向電網輸送能量，并且立即跳開交流接觸器處理，轉為待機狀態。在系統運行狀態下，假如檢測到故障發生，會退出行狀態，轉為故障狀態。比如目前光伏電站中均擁有智能的系統監控后臺，對光伏組串的電壓和電流，逆變器的各項輸入、輸出均可進行實時的采集、顯示和記錄。在監控系統中，通過對不同組串的電流值進行比較可及早快速發現異常組串，進一步結合驗收圖紙對發生問題的組串進行定位，保證了運維人員可以迅速高效的確認異常組串中存在的問題（組串中是否有組件破損，組件有無被遮擋和線纜是否受損等等），及時進行改進，可節省大量的人力巡檢的需要，保證電站的安全有效運行。應加強對運維人員的技術培訓，提高技術水平，保證電站的高效運行。

4 結束語

綜上所述，光伏發電具有清潔無污染、可再生、成本低、工作性能穩定等優勢，做好光伏發電系統的運行和維護就顯得極為重要，通過分析其內部構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電系統的故障率，普及光伏發電技術的應用，同時也對保護環境、造福人類有著深遠的意義。

參考文獻：

[1]張夢.光伏發電系統的運行和維護[J].智能城市，2019，5（04）：50-51.