能源互聯(lián)網(wǎng)與智能光伏電站的建設(shè)分析

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司高密市供電公司 山東高密 261500

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力能源需求不斷增加，傳統(tǒng)的火力發(fā)電因環(huán)境污染較為嚴(yán)重，在電力行業(yè)中占比逐漸減少，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電模式得到了較快發(fā)展，新能源從補(bǔ)充能源向主流能源快速轉(zhuǎn)型，在建和已運(yùn)行的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站遍布世界各地，已逐步形成了一定規(guī)模、體系相對(duì)完整的新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);智能光伏電站;分析

光伏并網(wǎng)電站已經(jīng)慢慢成為我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的產(chǎn)業(yè)之一，其不僅經(jīng)濟(jì)效益高，而且綠色環(huán)保;由于光伏并網(wǎng)電站建設(shè)有別于火電廠(chǎng)、水電廠(chǎng)，對(duì)電氣設(shè)備要求也很高，從傳統(tǒng)意義上雖然脫離了人工值守維護(hù)，降低了生產(chǎn)成本，但是為了保障光伏并網(wǎng)電站能夠運(yùn)行得更穩(wěn)定、更可靠及更安全，還需要注意后期的運(yùn)行維護(hù)管理，只有這樣才能讓光伏并網(wǎng)電站收益最大化。

1 光伏發(fā)電目前存在的問(wèn)題及其解決方案

長(zhǎng)期以來(lái)，光伏發(fā)電主要集中在建設(shè)、輕運(yùn)行和維護(hù)上。從總體上看，光伏電站運(yùn)行維護(hù)存在著標(biāo)準(zhǔn)不高、技術(shù)和管理水平不高、專(zhuān)業(yè)化、集約化程度不夠、效率低下等問(wèn)題。運(yùn)維已成為制約行業(yè)健康發(fā)展的瓶頸之一。光伏產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，除了高質(zhì)量的建設(shè)質(zhì)量外，還需要高水平的運(yùn)維服務(wù)。筆者針對(duì)光伏電站的運(yùn)行維護(hù)提出了相應(yīng)的解決方案。

1.1 組件遮擋治理

農(nóng)業(yè)大棚形式的光伏電站，容易受到樹(shù)木遮擋。發(fā)現(xiàn)有樹(shù)木遮擋組件及時(shí)修剪樹(shù)木，減少樹(shù)木對(duì)組件的遮擋。

山地光伏電站光伏區(qū)地形復(fù)雜、坡度大，對(duì)光伏組件的清洗、雜草清理等維護(hù)工作帶來(lái)很大難度。光伏區(qū)的除草工作應(yīng)該委托專(zhuān)業(yè)的光伏電站運(yùn)維公司，采用便攜式割草機(jī)與人工割草相結(jié)合進(jìn)行作業(yè)，采用前期農(nóng)藥除草與后期人工除草相結(jié)合。

因自然環(huán)境及周?chē)h(huán)境會(huì)對(duì)光伏組件表面造成污染，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率降低。組件清潔合同由專(zhuān)業(yè)運(yùn)維公司負(fù)責(zé)。根據(jù)光伏電站地形的不同，采用機(jī)械清洗與人工清洗相結(jié)合的方式。

1.2 鳥(niǎo)害治理

鳥(niǎo)群棲息在組件大棚附近，鳥(niǎo)糞會(huì)污染組件表面，被污染的地方就會(huì)形成熱斑，鳥(niǎo)糞就可能削弱光伏發(fā)電站的發(fā)電能力。若有社會(huì)人員射殺鳥(niǎo)類(lèi)，還可能造成組件破損。根據(jù)光伏電站鳥(niǎo)害的位置設(shè)置智能驅(qū)鳥(niǎo)裝置，合理布置達(dá)到最佳效果，并定時(shí)對(duì)驅(qū)鳥(niǎo)效果進(jìn)行評(píng)估。

由于輸電線(xiàn)路鐵塔大多位于空曠地帶，看起來(lái)像高大的樹(shù)木，桿塔頂部的橫擔(dān)自然是鳥(niǎo)類(lèi)筑巢的偏好之一。為進(jìn)一步做好防鳥(niǎo)害工作，提高供電可靠性。根據(jù)供電線(xiàn)路鳥(niǎo)害事故的特點(diǎn)，結(jié)合電網(wǎng)鳥(niǎo)害事故風(fēng)險(xiǎn)分布圖，加強(qiáng)組織調(diào)查，及時(shí)排除危及線(xiàn)路安全的鳥(niǎo)巢。可以加強(qiáng)對(duì)防鳥(niǎo)設(shè)施的調(diào)查，在重要部位安裝驅(qū)鳥(niǎo)器、護(hù)鳥(niǎo)板等設(shè)施，并對(duì)防鳥(niǎo)設(shè)施的效果進(jìn)行評(píng)估。

1.3 效能提升改造

晶硅組件自身的自然衰耗不可避免，第一年內(nèi)單晶硅組件衰耗≤3%，多晶硅組件衰耗≤2.5%;后續(xù)每年衰耗≤0.7%;隨著時(shí)間的推移，組件衰耗的累計(jì)更多。為了保證組件表明清潔，每年都會(huì)對(duì)組件進(jìn)行幾次清洗，加上風(fēng)沙的侵襲，對(duì)組件表明的磨損也是不可避免的。可以通過(guò)光伏組件增加無(wú)機(jī)納米涂層來(lái)達(dá)到效能提升的效果，光伏組件表面噴涂無(wú)機(jī)納米涂層，可修復(fù)組件板面的平整度、增加透光率及提高自清潔效果。

光伏電站不可避免地存在組件匹配損失，任何串聯(lián)都會(huì)因組件電流差而導(dǎo)致電流損失，任何并聯(lián)都會(huì)因組件的電壓差而造成電壓損失，組件匹配損失可以達(dá)到8%以上。要想通過(guò)降低匹配損失耗損來(lái)提高電站發(fā)電量，要注意在運(yùn)維人員更換組件時(shí)，盡量采用同品牌同型號(hào)電流一致的組件，或者盡可能保持組件的衰減一致。

山地光伏采用組串逆變器，組串逆變器能夠跟蹤多路MPPT，可將組件朝向相近的組件棚放在一路MPPT下，這樣可以充分利用設(shè)備性能，達(dá)到效能提升。

已安裝清洗機(jī)器人的場(chǎng)站，科學(xué)安排清洗機(jī)器人工作周期，確保電站有良好的發(fā)電效能，當(dāng)安裝清洗機(jī)器人區(qū)域功率比下降3%時(shí)，可安排清洗機(jī)器人對(duì)組件進(jìn)行清掃。

對(duì)于光伏電站均投運(yùn)5年以上的，組件衰減嚴(yán)重，目前衰減率達(dá)5%左右，運(yùn)行很難達(dá)到批復(fù)容量。光伏電站光照資源充裕，要充分利用電站空閑土地的使用，適量的加裝組件，達(dá)到批復(fù)容量，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，提升效能。

2 光伏電站的建設(shè)

2.1 加強(qiáng)光伏電站運(yùn)行控制，完善配電網(wǎng)繼電保護(hù)

在并網(wǎng)前，詳細(xì)了解光伏電站發(fā)電情況，對(duì)其投入、退出以及其功率方向等進(jìn)行規(guī)范、控制和掌握。并網(wǎng)后，當(dāng)滲透率小于20%時(shí)，一般不需要調(diào)整配電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定值，當(dāng)滲透率大于20%時(shí)，要根據(jù)短路電流的大小來(lái)調(diào)整繼電保護(hù)的整定值。此外，要完善光伏電站自身的保護(hù)，配置電壓、頻率和過(guò)電流保護(hù)，必要時(shí)配置逆功率保護(hù)。

2.2采取靈活多樣的調(diào)壓方式

在光伏發(fā)電系統(tǒng)引入靜止無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備、無(wú)功發(fā)生器等，補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)和改善電壓質(zhì)量;選擇有載調(diào)壓變壓器，安裝自動(dòng)調(diào)壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器變壓比;調(diào)整光伏電源并網(wǎng)位置，盡量選擇在線(xiàn)路末端、負(fù)荷集中的地點(diǎn)進(jìn)行并網(wǎng)。并網(wǎng)前，要對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，確保電源的相位、頻率達(dá)到特定標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行并網(wǎng)。

2.3建立智能配電網(wǎng)系統(tǒng)

光伏電站并網(wǎng)給配電網(wǎng)安全運(yùn)行和電網(wǎng)的調(diào)峰帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)，特別是并網(wǎng)后產(chǎn)生的雙向電流，對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不利影響。因此，要加快智能配電網(wǎng)建設(shè)，通過(guò)配電網(wǎng)自動(dòng)化的應(yīng)用，自動(dòng)計(jì)算潮流，自動(dòng)分析隔離故障，為光伏電站并網(wǎng)創(chuàng)造有利的技術(shù)條件和并網(wǎng)環(huán)境。

2.4選擇合適的容量和接入方式

當(dāng)光伏電站以線(xiàn)路最大負(fù)荷20%的容量并網(wǎng)時(shí)，系統(tǒng)損耗在合理范圍，特別是在線(xiàn)路末端并網(wǎng)時(shí)，其損耗最優(yōu)。采取多點(diǎn)、分散并網(wǎng)的方式，系統(tǒng)損耗明顯減小，這是因?yàn)槎帱c(diǎn)并網(wǎng)時(shí)，光伏電站電能就地消納，減少了集中并網(wǎng)的反向功率。

2.5加強(qiáng)電能質(zhì)量管理

借助電能質(zhì)量治理裝置、智能控制與檢測(cè)技術(shù)等，積極有效地控制電網(wǎng)的諧波。當(dāng)電能指標(biāo)不滿(mǎn)足要求時(shí)，可以調(diào)節(jié)光伏電站逆變器的技術(shù)參數(shù)，也可以在光伏電站安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備，如有源濾波器等。

2.6用好光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)

用好光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)是提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的關(guān)鍵。光伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)主要有智能電能表采集和監(jiān)控系統(tǒng)、逆變器數(shù)據(jù)采集運(yùn)維管理系統(tǒng)和場(chǎng)區(qū)外接監(jiān)控視頻系統(tǒng)等。

智能電能表計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集是光伏扶貧電站收益計(jì)算的直接保障，同時(shí)可通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)電站進(jìn)行考核和運(yùn)維管理。逆變器數(shù)據(jù)采集運(yùn)維管理系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)國(guó)網(wǎng)平臺(tái)的接入監(jiān)管，另一方面也是智能運(yùn)維的重要手段。該系統(tǒng)對(duì)光伏電站的各種設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)光伏電站的運(yùn)維情況進(jìn)行實(shí)時(shí)或長(zhǎng)期分析，并可通過(guò)告警定位、遠(yuǎn)程運(yùn)維、專(zhuān)家診斷等功能，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)維、及時(shí)消缺，保障電站收益。輸出方面，該系統(tǒng)可通過(guò)移動(dòng)終端、PC端、設(shè)備端、運(yùn)維中心大屏展示。

光伏電站運(yùn)營(yíng)的主要工作是光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行維護(hù)，電站運(yùn)行效率和實(shí)際效果關(guān)系到光伏并網(wǎng)電站運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性、可靠性;直接影響到電站發(fā)電量，只有建立完善的管理制度，完善的人員培訓(xùn)方案，完善的運(yùn)行維護(hù)制度，才能切實(shí)提高運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量，有效提高運(yùn)行效率。

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