光伏并網電站運行與維護管理

王盛強，齊英新，邢 佳

（1.遼寧太陽能研究應用有限公司，遼寧 沈陽110136；2.沈陽興源電力設備有限公司，遼寧 沈陽110136）

光伏并網電站已經慢慢成為我國在經濟發展中不可或缺的產業之一，其不僅經濟效益高，而且綠色環保；由于光伏并網電站建設有別于火電廠、水電廠，對電氣設備要求也很高，從傳統意義上雖然脫離了人工值守維護，降低了生產成本，但是為了保障光伏并網電站能夠運行得更穩定、更可靠及更安全，還需要注意后期的運行維護管理，只有這樣才能讓光伏并網電站收益最大化。

1 光伏并網電站運行管理存在問題分析

1.1 運行維護人員專業素質有待提高

阻礙光伏并網電站運行維護行業發展的重要原因是目前我國光伏發電專業人員嚴重不足，具體原因是我國大專院校光伏發電專業或者光伏電站運行維護專業尚未開設或者未大面積普及，只是招聘應屆相關電力專業畢業生或者在火電廠變電所從事的電氣運行人員，在光伏發電運行維護基礎知識方面缺乏必要的了解，實際操作經驗也比較少，造成整個運行維護行業人員專業素質參差不齊，如果光伏并網電站出現故障后，由于運行維護人員處理不及時或者操作不當，將會在原來基礎上擴大故障范圍和造成其他技術隱患，無法達到光伏并網電站穩定、可靠安全運行[1]。

1.2 運行管理監控不到位

光伏并網電站能夠穩定運行的基礎是建立運行監控管理制度，光伏并網電站能夠安全運行的保障是參與運行維護管理人員能夠認真落實監控管理制度。監控管理制度就是對日常一些運行數據通過電站信息系統進行監控，往往在實際操作中，由于運維人員在管理過程中懈怠，造成監控管理制度執行不到位，所以不能保證光伏并網電站安全穩定運行，主要原因是無法對光伏并網電站運行數據進行實時監控。

1.3 日常維護管理措施不到位

光伏并網電站穩定可靠運行管理的關鍵是日常維護管理。各種運行記錄統計和整理是光伏并網電站運行管理的手段，日常需要記錄的技術文件比較多，例如光伏并網電站檢修維護記錄、日（月）累積發電量記錄、巡查情況記錄、電網調度記錄等，這些記錄必須真實、詳細，為日后故障維修排查和年底發電量統計提供依據，由于在實際操作過程中數據記錄不清楚，導致在光伏并網電站處理故障及問題過程中就會出現很大漏洞。此外大部分光伏并網電站都建在空曠杳無人煙的地區，人為破壞和偷竊等現象時而發生，影響光伏電站的正常運行[1]。

1.4 關鍵器件質量問題

前期在光伏并網電站設計、設備選型及采購安裝過程中，由于設計缺陷、設備選型失誤、采購中追求原材料的低廉價格及安裝中偷工減料，降低材料成本，忽視產品質量，這些都會給光伏并網電站后期運行維護管理造成諸多困難，例如光伏組件制造工藝不過關造成隱裂熱斑；匯流箱內部開關拉弧著火；逆變器故障頻發，逆變器待機時間較長；電線電纜不具有阻燃特性遇明火造成火災；電站主體工程偷工減料等等，上述問題都會對電站運行管理造成諸多危害，留下很多安全隱患，問題的關鍵還在于產品質量。只為追求建設成本降低，而不考慮電站后期運行維護，那么電站運營就失去本身的意義。

2 光伏并網電站技術文件管理體系分析

在日常維護管理過程中，為了保證光伏并網電站安全、經濟、穩定高效運行，必須建立規范和有效的技術文件管理體系機制，建立全面完整的技術文件資料檔案，電站技術文件要設置專人管理，為電站的安全可靠運行提供強有力的技術基礎數據支持[2]。

2.1 建立光伏并網電站設備技術檔案

該技術檔案主要包括：電站原始設計圖紙、原始施工圖紙、竣工圖紙、各個施工環節隱蔽工程驗收文件、采購的電氣設備或者器件基本參數、電氣設備安裝手冊和調試手冊、所有斷路器操作、開關旋鈕以及信號和指示燈的使用說明、電氣設備運行操作規程、光伏電站日常維護項目及內容、所有日常維護項目要點和日常維護周期、光伏并網電站常見故障及解決手冊等。

2.2 建立光伏并網電站信息化管理系統

根據光伏并網電站建設規模利用數字化信息技術建立起數據庫，數據庫主要包括兩個方面，一方面是光伏電站基本信息：氣象地理資料、電站建設規模、建設單位、設計單位、建設時間、竣工時間、電氣設備基本參數等；另一方面是光伏電站動態信息：各個子方陣匯流箱開路電壓、短路電流；各個子方陣逆變器輸入輸出電壓、供電情況、累計發電量；光伏并網電站總體輸出電壓、供電情況及累計發電量等。

2.3 建立光伏并網電站運行維護檔案

根據運行周期每天光伏并網電站運行維護人員需要記載運行數據和其他工作內容，這些數據能夠直接反映設備運行情況，同時也是制定光伏電站運行維護方案和分析電站運行狀況的重要依據之一。光伏并網電站日常運行維護檔案包括光伏電站運行維護日志、累計發電量報表、巡檢記錄、維護檢修記錄、運行分析記錄、檢修管理分析記錄等。主要記錄當天天氣情況、環境溫度、各個子方陣、匯流箱及逆變器運行情況，當天電站實時總發電量及當天系統發電運行情況分析等，這些記錄可以讓運維人員和檢修人員及時了解現階段設備運行實際情況[3]。

2.4 建立光伏并網電站運行分析制度

根據光伏并網電站運行維護檔案，定期組織運維值長和運維人員對光伏電站運行情況進行總體分析，通過分析來找問題；同時根據查隱患找漏洞運維人員應提出具有可操作性的解決方案。通過建立光伏并網電站運行分析制度可以提高運維人員發現問題和解決問題的能力，彌補在光伏并網電站運維知識上的不足，同時通過不斷地定期進行電站運行情況分析，可以提高光伏電站安全穩定運行水平[4]。

3 光伏并網電站電氣設備運維要點

在運行維護過程中，運維管理人員要完善各項電氣設備管理制度，保證電氣設備運行可靠性與安全性。運維管理人員必須對制定的管理制度嚴格執行及有效管理，不斷地創新管理模式，提升工作質量。

3.1 光伏組件及支架運維要點

（1）根據檢查周期，定期檢查光伏組件玻璃表面是否有破損現象，是否發生熱斑效應，光伏組件接頭處是否牢固，絕緣是否良好，組件與支架之間固定是否牢固，有無松脫現象。（2）在有條件的情況下，應該配備紅外線熱像儀，當太陽能輻照度800W/m2以上，同一組子方陣使用紅外線熱像儀進行查看，觀察光伏組件內部表面溫度是否均衡，是否有過熱現象，從而能在短時間內判斷光伏組件是否發生熱斑效應。（3）檢查所有光伏組件鋁邊框與支架接地是否良好，鋁邊框必須牢固接地，外觀無破損或老化；所有光伏組件引出線串聯連接緊固可靠、連接頭無腐蝕、無異物且無松動。（4）定期檢查組件支架牢固性與穩定性，檢查組件支架表面鍍鋅層是否有腐蝕現象，混凝土基礎是否有開裂現象。（5）定期檢查組件支架所有固定螺栓、緊固件、以及其他需要連接部位是否牢固可靠，表面的防腐涂層不應出現開裂和脫落現象，否則應及時修補[5]。（6）光伏組件方陣采光面要保持清潔，如積有灰塵，應該定期（3個月周期）使用拖布和清水進行清掃，或有條件的情況下可以裝配自動清掃機器人進行清洗，在清洗的過程中，不能使用腐蝕性的溶液清洗或者硬物擦拭；光伏組件方陣除人為情況下，一般不會受到損壞，在遇到大雪、大雨、冰雹等情況下，應該對方陣受光面及時進行清掃和擦拭。有積雪應及時清理。（7）使用過程中，要定期（1-3個月）對光伏組件方陣各種電參數及各發電單元峰值功率燈進行檢測和監測，以保證光伏組件方陣能夠正常運行，同時還要檢查太陽能電池組件表面封裝及接線盒間接頭，如果發現表面封裝受潮進水、各串電池片變色及接頭脫焊，腐蝕等現象，應及時進行更換和維修。（8）對于單軸跟蹤和雙軸跟蹤系統的太陽能光伏組件方陣，還要定期檢查系統的機械和電氣性能是否正常。

3.2 交直流匯流箱運維要點

（1）定期查看交直流匯流箱箱體是否有變形、銹蝕、滲水等現象，箱體開關鎖動作靈活，進線口和出線口防火泥無缺失。（2）定期檢查交直流匯流箱輸入端子是否牢固可靠，有無松脫和銹蝕現象；匯流輸出斷路器動作是否靈活可靠，交流匯流箱各個輸入回路斷路器動作是否可靠；如果安裝智能型交直流匯流箱，可以通過內部監控單元，手動進行切換觀察每個光伏組串工作電壓和工作電流是否正常，從而確定各個回路光伏組串直流熔斷器工作是否正常[6]。（3）直流匯流側電纜的正極和負極對地絕緣電阻均應大于2MΩ；交直流匯流箱內部浪涌保護器應連接可靠，上一級配斷路器的，斷路器應在合閘位置。

3.3 交直流配電柜運維要點

（1）直流配電柜柜體表面無變形、銹蝕等現象，柜門開關鎖或者聯鎖裝置能靈活開啟。（2）直流配電柜內部各個回路接線端子無松動，接觸牢固可靠；直流輸入接口與直流輸出接口連接處都應穩定可靠，且直流輸出電纜正極和負極對地絕緣電阻均應大于2MΩ；內部各個回路斷路器應動作靈活，穩定可靠。（3）直流配電柜柜門面板上儀表、指示燈顯示應準確。（4）交流配電柜內部母線無放電發黑痕跡，各連接點緊固螺栓無松動無生銹；KYN28型手車柜、GCS型抽出式成套交流柜推拉應靈活、無阻礙現象；動觸頭與靜觸頭中心線應一致，且觸頭應接觸緊密。（5）交流配電柜門面板電流表、電壓表、指示燈及功率表顯示應正確無誤，在停電檢修時，應檢測柜內各回路線路和線間絕緣電阻值，一次回路對地絕緣電阻必須大于0.5MΩ；二次回路對地絕緣電阻必須大于1MΩ。

3.4 并網逆變器運維要點

（1）并網逆變器電氣連接準確，結構牢固，柜體無銹蝕等現象，運行時無振動和噪聲；柜體表面操作面板可以靈活切換操作。（2）并網逆變器內部風扇散熱良好，空調運轉正常，溫度恒定，可以根據設定溫度自動開啟關閉；定期使用紅外熱成像儀觀察逆變器內部各個連接部件是否有溫度過高現象，進而判斷連接件有無松動問題。（3）利用外電網停電或者檢修時，將交流輸出側（電網側）斷路器斷開，此時并網逆變器應立即停止工作（孤島保護）[7]。

4 光伏電站運行維護常見故障及解決方法

4.1 故障現象：并網逆變器無法并網

故障分析：并網逆變器與市電電網無法連接。

可能原因：（1）并網逆變器交流側斷路器沒有合上。（2）并網逆變器交流側輸出端子連接時接觸不良、松動或者沒有連接。

解決方法：使用萬用表750V交流電壓檔或自動交流電壓檔測量并網逆變器交流側輸出電壓，在正常運行情況下，交流側輸出端子電壓應為220V（+7%到-10%）或者380V±10%左右，如果沒有測量到電壓，應依次檢查接線端子是否有松動，并網逆變器交流側斷路器是否閉合，漏電保護斷路器是否斷開。

4.2 故障現象：并網逆變器屏幕沒有顯示

故障分析：并網逆變器直流側沒有輸入。

可能原因：（1）光伏方陣各組串發電單元輸出偏低，正常工作電壓應該在100V到800V，當低于100V時，并網逆變器停止工作，各光伏組串輸出電壓與太陽能輻照度有直接關系。（2）光伏方陣各組串發電單元輸入端正負極性接反。（3）并網逆變器直流側斷路器沒有合上。（4）各組串發電單元可能有組件短路造成其他組串不能正常工作。

解決方法：使用萬用表1000V直流電壓檔測量并網逆變器直流側輸入電壓，輸入電壓正常時，總電壓為各發電單元組串輸出電壓之和，如果沒有測量到電壓，依次檢查直流側斷路器、接線端子及接頭等是否正常，更換發電單元組件，對于多路輸入光伏組串應該分開單獨介入測試。

5 結論

光伏電站運營的主要工作是光伏并網電站運行維護，電站運行效率和實際效果關系到光伏并網電站運行穩定性、安全性、可靠性；直接影響到電站發電量，只有建立完善的管理制度，完善的人員培訓方案，完善的運行維護制度，才能切實提高運行維護質量，有效提高運行效率。