光伏電站運(yùn)維現(xiàn)狀分析

周亞男

(中國(guó)大唐集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究總院有限公司華北電力試驗(yàn)研究院，北京 100040)

0 引言

自2011 年以來(lái)，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是2016～2022 年，光伏發(fā)電年新增裝機(jī)容量均不低于3000 萬(wàn)kW；2023 年前3 季度光伏發(fā)電新增裝機(jī)容量更是達(dá)到12894 萬(wàn)kW，同比增長(zhǎng)145%，具體增長(zhǎng)情況如圖1 所示。

圖1 2011—2023 年前3 季度中國(guó)光伏發(fā)電總裝機(jī)容量與年新增裝機(jī)容量變化情況Fig. 1 Total installed capacity and annual newly added installed capacity changes of PV power generation in China from 2011 to first three quarters of 2023

據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2023 年9 月底，全國(guó)光伏發(fā)電總裝機(jī)容量已達(dá)到5.2 億kW，其中，集中式光伏發(fā)電的總裝機(jī)容量為2.95億kW，分布式光伏發(fā)電的總裝機(jī)容量為2.25億kW；2023 年前3 季度，全國(guó)總光伏發(fā)電量為4369 億kWh，同比增長(zhǎng)33%；2022 年全國(guó)光伏發(fā)電平均利用率已達(dá)98.3%，同比提升0.3 個(gè)百分點(diǎn)。為了進(jìn)一步加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，2022 年5 月國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案》(國(guó)辦函[2022] 39 號(hào))，提出到2030 年中國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12 億kW 以上的目標(biāo)。這一目標(biāo)的提出將進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)光伏發(fā)電的快速發(fā)展。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)此前的預(yù)測(cè)，到2027 年，光伏發(fā)電將超越煤電、天然氣和水電，成為全球裝機(jī)容量最大的電力來(lái)源。

雖然國(guó)內(nèi)光伏電站的規(guī)模不斷擴(kuò)大，但在這一過(guò)程中，其建設(shè)與運(yùn)行也暴露出了一些問(wèn)題。比如，一些光伏電站開(kāi)發(fā)企業(yè)為了搶占太陽(yáng)能資源，人為縮短光伏電站的設(shè)計(jì)與建設(shè)時(shí)間，導(dǎo)致出現(xiàn)光伏電站前期設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題[1]。從國(guó)內(nèi)光伏電站實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，當(dāng)前許多光伏電站的運(yùn)維與管理還處于相對(duì)粗放的程度，且一些光伏電站的高技術(shù)水平運(yùn)維人員配備不足，導(dǎo)致電站的后期運(yùn)維困難。隨著新能源發(fā)電走向高質(zhì)量發(fā)展之路，光伏電站的精細(xì)化管理也受到越來(lái)越多的關(guān)注，光伏電站的提質(zhì)增效也隨之成為各大發(fā)電企業(yè)的工作重點(diǎn)。

為了進(jìn)一步了解目前中國(guó)光伏電站運(yùn)維中存在的問(wèn)題，本文從云南省、貴州省、湖北省、寧夏回族自治區(qū)、山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、青海省、河北省、陜西省、四川省、上海市、新疆維吾爾自治區(qū)、江蘇省、甘肅省、遼寧省、江西省這16 個(gè)地區(qū)選取46 個(gè)光伏電站作為研究對(duì)象，針對(duì)這些電站在2021 年的技術(shù)監(jiān)督過(guò)程中在光伏電站技術(shù)管理、節(jié)能與光伏發(fā)電單元這3 個(gè)方面出現(xiàn)的重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析，用于反映光伏電站的運(yùn)維現(xiàn)狀；并針對(duì)這些問(wèn)題，從國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與新技術(shù)角度給出相關(guān)建議。

1 光伏電站技術(shù)管理中存在的問(wèn)題

本文選取的46 個(gè)光伏電站的規(guī)模大小不等，裝機(jī)容量在1～50 MW 之間，投產(chǎn)時(shí)間最早的為2013 年，最晚的是2020 年。從技術(shù)管理方面來(lái)看，這些光伏電站存在4 類重要問(wèn)題，出現(xiàn)總頻次為40 次，問(wèn)題的具體內(nèi)容及占比如表1 所示。

表1 光伏電站在技術(shù)管理方面存在的重要問(wèn)題的內(nèi)容及其占比Table 1 Content and proportion of important issues in technical management of PV power stations

下文分別針對(duì)4 類重要問(wèn)題進(jìn)行分析。

1.1 未定期開(kāi)展光伏電站無(wú)人機(jī)巡檢

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2021 年46 個(gè)光伏電站中共有15個(gè)光伏電站未定期開(kāi)展無(wú)人機(jī)巡檢，問(wèn)題類型占比為32.61%。

相比于人工巡檢，無(wú)人機(jī)巡檢通常可以發(fā)現(xiàn)更多問(wèn)題，比如光伏組件內(nèi)連接斷開(kāi)、光伏組件熱斑、太陽(yáng)電池碎裂、光伏組串缺失等缺陷與故障，且無(wú)人機(jī)巡檢的效率、準(zhǔn)確度和靈活性均更好。隨著無(wú)人機(jī)性能的逐年提升，光伏電站巡檢時(shí)由無(wú)人機(jī)巡檢取代人工巡檢，已逐步成為主要巡檢方式[2]。

無(wú)人機(jī)巡檢可通過(guò)搭載多光譜相機(jī)進(jìn)行光伏組件數(shù)據(jù)的快速采集，通過(guò)對(duì)光伏組件紅外圖像進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)其缺陷的準(zhǔn)確定位；同時(shí)，結(jié)合可見(jiàn)光圖像可實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏組件缺陷類型的判別，指導(dǎo)光伏電站運(yùn)維人員對(duì)存在缺陷的光伏組件采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)手段[3]，有效保障光伏電站的安全、高效運(yùn)行。此外，基于光伏電站的站內(nèi)情況及電站的電子地圖，無(wú)人機(jī)可實(shí)現(xiàn)自主尋找最優(yōu)巡徑和避障控制功能，為其進(jìn)一步在復(fù)雜地形光伏電站中的應(yīng)用提供技術(shù)保障[4]。

但實(shí)際上很多光伏電站并未采用無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，一方面是因?yàn)楣夥娬咀陨項(xiàng)l件不具備采用無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，或者不具備對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢結(jié)果進(jìn)行分析處理的能力，無(wú)法自主開(kāi)展無(wú)人機(jī)巡檢工作；另一方面是因?yàn)槌杀据^高，若通過(guò)尋求外部技術(shù)力量開(kāi)展無(wú)人機(jī)巡檢，則光伏電站運(yùn)維成本會(huì)相應(yīng)增加，對(duì)于一些運(yùn)維資金不充足的光伏電站而言，定期開(kāi)展無(wú)人機(jī)巡檢的意愿就不會(huì)很強(qiáng)。

結(jié)合無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與其在光伏電站中已相對(duì)成熟的應(yīng)用現(xiàn)狀，建議還不具備無(wú)人機(jī)自主巡檢的光伏電站針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)展相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)，培養(yǎng)自主操作無(wú)人機(jī)巡檢與檢后數(shù)據(jù)處理分析的能力，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建光伏電站無(wú)人機(jī)巡檢結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣有利于光伏電站的后期高質(zhì)量運(yùn)維。

1.2 不重視光伏電站工程移交生產(chǎn)工作

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中共有13 個(gè)光伏電站在工程移交生產(chǎn)工作方面存在問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為28.26%。

工程試運(yùn)和移交生產(chǎn)驗(yàn)收內(nèi)容及這期間需要開(kāi)展的測(cè)試等工作均在GB/T 50796—2012《光伏發(fā)電工程驗(yàn)收規(guī)范》中有明確規(guī)定。在這些方面存在問(wèn)題的光伏電站主要表現(xiàn)為不重視工程移交生產(chǎn)工作，導(dǎo)致此類工作開(kāi)展不到位，出現(xiàn)光伏場(chǎng)區(qū)內(nèi)未完工現(xiàn)象較為嚴(yán)重的情況，比如，部分角度調(diào)節(jié)連桿、角度調(diào)節(jié)液壓桿、光伏組件等設(shè)備未完成全部安裝，升壓站內(nèi)部分尾工未完成，未定期開(kāi)展光伏發(fā)電量核算和光伏組件、逆變器等設(shè)備的測(cè)試。

上述問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)給光伏電站后期運(yùn)維造成不良影響，新建光伏電站投運(yùn)生產(chǎn)前必須認(rèn)真對(duì)待工程移交生產(chǎn)工作，盡量避免此類問(wèn)題的出現(xiàn)。

1.3 未按設(shè)計(jì)要求及時(shí)調(diào)整固定可調(diào)式光伏支架傾角

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中共有31 個(gè)光伏電站的光伏支架為固定可調(diào)式光伏支架，其中，7 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了固定可調(diào)式光伏支架傾角未按設(shè)計(jì)要求及時(shí)調(diào)整的技術(shù)管理問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為22.58%。

對(duì)不同設(shè)計(jì)裝機(jī)容量的并網(wǎng)、離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行光伏支架優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)不同安裝地點(diǎn)的氣象、太陽(yáng)輻照量數(shù)據(jù)庫(kù)資料，結(jié)合設(shè)備、材料及人工成本，從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等諸多方面優(yōu)選出可靠性和可操作性較好的一種光伏支架方案[5]。

固定可調(diào)式光伏支架是通過(guò)調(diào)整光伏支架傾角來(lái)保證光伏組件可以獲得更多的太陽(yáng)輻射，相較于固定不可調(diào)式光伏支架，固定可調(diào)式光伏支架可以提高光伏電站的全年發(fā)電量。但在光伏電站實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，固定可調(diào)式光伏支架的傾角調(diào)整情況并不理想，這主要是因?yàn)楣潭烧{(diào)式光伏支架的主體結(jié)構(gòu)與固定不可調(diào)式光伏支架的大體相同，有些光伏電站會(huì)直接將固定可調(diào)式光伏支架作為固定不可調(diào)式光伏支架使用，而當(dāng)固定可調(diào)式光伏支架的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)缺少維護(hù)時(shí)，其會(huì)卡澀不易調(diào)整，導(dǎo)致減少了調(diào)整次數(shù)。此外，有的光伏電站所處地形復(fù)雜，全站調(diào)整一次傾角所耗人力與時(shí)間過(guò)多，出于管理人員積極性或成本原因，也會(huì)導(dǎo)致此類光伏電站的光伏組件安裝傾角未按照可行性研究報(bào)告中設(shè)計(jì)角度調(diào)整。上述情況均會(huì)造成光伏電站發(fā)電量損失，以及出現(xiàn)綜合系統(tǒng)效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問(wèn)題。

選取出現(xiàn)此類問(wèn)題光伏電站中的1 個(gè)光伏電站，其可行性研究報(bào)告顯示，該光伏電站每年需要調(diào)整4 次所有光伏支架的傾角，最短的調(diào)整時(shí)間間隔為2 個(gè)月，其全年的光伏支架傾角調(diào)整計(jì)劃如表2 所示。

表2 某光伏電站的全年光伏支架傾角調(diào)整計(jì)劃Table 2 Annual PV bracket inclination adjustment plan for a PV power station

從該光伏電站2021 年7 月的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)看，其17 個(gè)光伏子陣中僅有7 個(gè)光伏子陣的光伏支架傾角為13°，其余10 光伏子陣的光伏支架傾角仍為50°。由此可知，該光伏電站在4 月和5 月時(shí)，其光伏支架傾角也未按照設(shè)計(jì)要求調(diào)整為24°。根據(jù)該光伏電站實(shí)際發(fā)電能力估算，7月時(shí)光伏支架傾角為50°與其為13°時(shí)的發(fā)電量相差幅度可達(dá)15%～20%，未按設(shè)計(jì)進(jìn)行光伏組件傾角調(diào)整已嚴(yán)重降低光伏組件發(fā)電能力。

在光伏電站建設(shè)前期的可行性研究階段，針對(duì)光伏支架形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比選時(shí)，建議將光伏支架傾角調(diào)整困難問(wèn)題帶來(lái)的成本增加與收益減少部分也考慮在內(nèi)。

1.4 光伏電站的實(shí)際系統(tǒng)效率與可行性研究報(bào)告中數(shù)值偏差較大

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有5 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了實(shí)際的光伏電站系統(tǒng)效率(PR)與可行性研究報(bào)告中的數(shù)值偏差較大的問(wèn)題，且主要出現(xiàn)在新投產(chǎn)的一部分光伏電站中，問(wèn)題類型占比為10.87%。

光伏電站系統(tǒng)效率是評(píng)價(jià)光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，是光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際輸出功率與理論輸出功率的比值，即整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)在扣除所有損耗(包括太陽(yáng)輻照損失、線損、器件損耗、灰塵損耗、熱損耗等)后實(shí)際輸入到電網(wǎng)的功率與理論輸出功率的比值。光伏電站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要掌握這一指標(biāo)的真實(shí)值，若與設(shè)計(jì)值偏差較大，則需要根據(jù)偏差對(duì)影響因素進(jìn)行逐一分析，以找出重要影響因素，然后有針對(duì)性進(jìn)行系統(tǒng)效率提升。

從上述5 個(gè)光伏電站中選取1 個(gè)，根據(jù)該光伏電站的上網(wǎng)電量和太陽(yáng)輻照度數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到該光伏電站在2021 年8 月的系統(tǒng)效率為112.3%，顯然該數(shù)據(jù)失真，且與可行性研究報(bào)告中的數(shù)值偏差較大。從剩下的4 個(gè)光伏電站中再選取1 個(gè)光伏電站，根據(jù)該光伏電站的上網(wǎng)電量和太陽(yáng)輻照度數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到該光伏電站2021 年前7 個(gè)月的系統(tǒng)效率為78.15%，而該光伏電站可行性研究報(bào)告中對(duì)應(yīng)的值為81.6%。

上述兩個(gè)光伏電站的系統(tǒng)效率分別存在數(shù)據(jù)失真和數(shù)值偏低兩種情況。針對(duì)數(shù)據(jù)失真問(wèn)題，建議此類光伏電站每月至少檢查和維護(hù)一次輻照儀，確保氣象站檢測(cè)儀器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；如果出現(xiàn)光伏電站系統(tǒng)效率明顯比可行性研究報(bào)告中數(shù)值偏低的情況，此類光伏電站可根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)開(kāi)展功率預(yù)測(cè)模型優(yōu)化升級(jí)、系統(tǒng)效率計(jì)算過(guò)程具體分析等方式尋求解決方案。

2 光伏電站節(jié)能中存在的問(wèn)題

從節(jié)能方面來(lái)看，所選光伏電站存在5 類重要問(wèn)題，出現(xiàn)總頻次為64 次，具體如表3 所示。

表3 光伏電站在節(jié)能方面存在的重要問(wèn)題的內(nèi)容及其占比Table 3 Content and proportion of important energy saving issues in PV power stations

2.1 未開(kāi)展光伏組件功率衰減及相關(guān)效率計(jì)算

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有17 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了未開(kāi)展光伏組件功率衰減檢測(cè)的問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為36.96%，有16 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了未開(kāi)展逆變器轉(zhuǎn)換效率檢測(cè)的問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為34.78%，有19 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了未開(kāi)展光伏電站系統(tǒng)效率計(jì)算的問(wèn)題，問(wèn)題類型占比高達(dá)41.30%。

在光伏電站運(yùn)維過(guò)程中，通過(guò)開(kāi)展光伏組件功率衰減、逆變器轉(zhuǎn)換效率檢測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏組件及逆變器存在的問(wèn)題，有助于及時(shí)更換效率低下的設(shè)備，有效提高發(fā)電效率。而光伏電站系統(tǒng)效率是評(píng)價(jià)光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，光伏電站應(yīng)定期開(kāi)展相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算與分析，若發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)排查處理，可提高光伏電站發(fā)電效率。有條件的光伏電站可建立運(yùn)維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)與計(jì)算平臺(tái)，這樣可以保證光伏電站關(guān)鍵參數(shù)的及時(shí)獲取與處理，有助于快速了解電站當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 氣象數(shù)據(jù)不準(zhǔn)

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有8 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了氣象數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為17.39%。

光伏電站發(fā)電性能評(píng)估離不開(kāi)準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)和太陽(yáng)輻照度數(shù)據(jù)。在光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中氣象數(shù)據(jù)發(fā)揮著重要作用，精確的氣象數(shù)據(jù)是評(píng)估光伏電站發(fā)電性能參數(shù)的關(guān)鍵。因此，每個(gè)光伏電站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都需要一組氣象監(jiān)測(cè)傳感器和幾塊不同種類的太陽(yáng)輻射檢測(cè)儀表，用于計(jì)算光伏電站核心評(píng)估指標(biāo)。這些傳感器與檢測(cè)儀表組成了光伏電站氣象站，其一般布置在箱式控制室頂部，配有固定爬梯，電站工作人員需定期檢查和維護(hù)傳感器與輻照儀，確保氣象站檢測(cè)儀器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并根據(jù)數(shù)據(jù)開(kāi)展功率預(yù)測(cè)、“兩個(gè)細(xì)則”考核、系統(tǒng)效率計(jì)算與分析工作。斜面輻照儀傾角未及時(shí)跟隨光伏組件安裝傾角調(diào)整、氣象數(shù)據(jù)未上傳至監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輻照儀臟污、輻照儀被遮擋、氣象站風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀卡澀等問(wèn)題均會(huì)造成氣象數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

根據(jù)GB/T 38335—2019《光伏發(fā)電站運(yùn)行規(guī)程》要求，及時(shí)調(diào)整輻照儀角度及更換損壞設(shè)備，確保氣象數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，便于進(jìn)行光伏電站運(yùn)行情況分析。建議光伏電站每月定期開(kāi)展氣象站維護(hù)工作，保持輻照儀表面清潔，并保證氣象站各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

2.3 光伏輸出功率超短期預(yù)測(cè)與短期預(yù)測(cè)合格率不符合規(guī)范要求

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有4 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了光伏輸出功率超短期預(yù)測(cè)與短期預(yù)測(cè)合格率不符合規(guī)范要求的問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為8.70%。

GB/T 33599—2017《光伏發(fā)電站并網(wǎng)運(yùn)行控制規(guī)范》與NB/T 10128—2019《光伏發(fā)電工程電氣設(shè)計(jì)》中要求，光伏電站發(fā)電時(shí)段(不含輸出功率受控時(shí)段)的短期預(yù)測(cè)月平均絕對(duì)誤差應(yīng)小于0.15，月合格率應(yīng)大于80% ；超短期預(yù)測(cè)第4 h 月平均絕對(duì)誤差應(yīng)小于0.10，月合格率應(yīng)大于85%。國(guó)內(nèi)各區(qū)域電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)也出臺(tái)了相應(yīng)的考核辦法，對(duì)光伏電站的輸出功率預(yù)測(cè)合格率進(jìn)行考核，有些區(qū)域的能源監(jiān)管局對(duì)光伏輸出功率預(yù)測(cè)合格率甚至有更高的要求，比如，華北能源監(jiān)管局在2022 年修訂的《華北區(qū)域光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則》中規(guī)定，光伏電站中短期輸出功率預(yù)測(cè)中的日前預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率應(yīng)大于等于85%，超短期輸出功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率應(yīng)大于等于90%。此類考核費(fèi)用占輸出功率預(yù)測(cè)效果欠佳光伏電站總考核費(fèi)用的比例較高，在本文選取的光伏電站中有的光伏電站的這一比例達(dá)到了95%。

事實(shí)上，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者和廠家在光伏電站輸出功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性提升方面做了大量研究和嘗試，也取得了不錯(cuò)的效果[6]。尤其是一些新技術(shù)、新算法的出現(xiàn)[7-11]，使輸出功率預(yù)測(cè)在工程實(shí)際應(yīng)用中的準(zhǔn)確性得到不斷提升。建議光伏電站擁有者多關(guān)注相關(guān)研究成果與廠家的相關(guān)新產(chǎn)品，適時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)模塊的優(yōu)化升級(jí)。

3 光伏發(fā)電單元存在的問(wèn)題

光伏發(fā)電單元方面，所選光伏電站存在6 類重要問(wèn)題，出現(xiàn)總頻次為78 次，具體內(nèi)容如表4 所示。

表4 光伏電站在光伏發(fā)電單元方面存在的重要問(wèn)題的內(nèi)容及其占比Table 4 Content and proportion of important issues in PV power generation unit in PV power stations

3.1 光伏組件存在遮擋、臟污、灰塵、破損、老化等問(wèn)題

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有38 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了諸如光伏組件被植被、鳥糞、其他物體遮擋等問(wèn)題，問(wèn)題類型占比高達(dá)82.61%，屬于所選光伏電站中比較高發(fā)的問(wèn)題，也是國(guó)內(nèi)光伏電站中比較常見(jiàn)的一類問(wèn)題。有6 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了光伏組件表面有臟污、灰塵問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為13.04%。13 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了光伏組件破損、老化問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為28.26%。

遮擋、臟污、灰塵、破損、老化問(wèn)題均會(huì)影響光伏組件發(fā)電性能，影響光伏電站發(fā)電量，而且遮擋、臟污、灰塵有時(shí)還會(huì)使光伏組件出現(xiàn)熱斑，損壞光伏組件，更有甚者會(huì)發(fā)生火災(zāi)，對(duì)光伏電站安全運(yùn)行造成威脅。有些光伏電站的光伏組件表面灰塵較多、污漬沉積嚴(yán)重，影響光伏組件透光率；有的光伏電站中光伏組件存在背板發(fā)黃、蝸牛紋、太陽(yáng)電池銀柵線腐蝕、焊帶氧化等異常現(xiàn)象；甚至有的光伏組件出現(xiàn)了爆板破損問(wèn)題。上述情況均會(huì)對(duì)光伏組件的安全運(yùn)行造成隱患，影響發(fā)電量。

GB/T 50796—2012 與GB 50797—2012《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》中均有針對(duì)光伏組件遮擋的處理要求，當(dāng)出現(xiàn)光伏組件被植被、鳥糞遮擋等情況時(shí)，建議光伏電站制定清掃、除草計(jì)劃，定期清理光伏場(chǎng)區(qū)內(nèi)雜草、鳥糞，使光伏組件無(wú)遮擋；針對(duì)鐵塔遮擋區(qū)域的光伏組件需分析遮擋造成的熱斑對(duì)光伏組件壽命及發(fā)電量的影響，當(dāng)影響程度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，需遷移此區(qū)域光伏組件或優(yōu)化調(diào)整遮擋線纜的走向，使光伏組件處于無(wú)遮擋狀態(tài)，避免產(chǎn)生熱斑效應(yīng)。根據(jù)GB/T 36567—2018《光伏組件檢修規(guī)程》中的規(guī)定，光伏電站還需定期對(duì)光伏組件進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估設(shè)備發(fā)電性能。建議巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)頑固污漬后及時(shí)清理，避免產(chǎn)生熱斑，造成光伏組件損壞，并及時(shí)聯(lián)系光伏組件供應(yīng)商，依據(jù)合同規(guī)定對(duì)存在異常情況的光伏組件進(jìn)行售后理賠。此外，應(yīng)根據(jù)光伏電站技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)結(jié)果，更換功率衰減嚴(yán)重的光伏組件或增加因功率衰減而損失的裝機(jī)容量。

3.2 固定式光伏支架傾角偏差大或光伏組串方位角偏差大

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有11 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了固定式光伏支架傾角偏差大或組串方位角偏差大問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為23.91%。

當(dāng)固定式光伏支架中存在部分光伏支架傾角偏差較大，超過(guò)設(shè)計(jì)值要求范圍時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光伏支架上的光伏組件之間交叉形成夾角并產(chǎn)生相互遮擋現(xiàn)象，從而影響光伏電站發(fā)電量。有的光伏電站中存在同一串光伏組串內(nèi)的光伏組件表面呈現(xiàn)波浪狀起伏的情況，導(dǎo)致同一串光伏組串的方位角存在較大差異，從而產(chǎn)生電流失配現(xiàn)象，影響光伏組件發(fā)電性能。

GB/T 50796—2012 中規(guī)定光伏支架傾角需要根據(jù)設(shè)計(jì)值進(jìn)行調(diào)整，建議光伏電站定期安排人員去現(xiàn)場(chǎng)查看光伏支架傾角是否符合設(shè)計(jì)值要求。關(guān)于光伏組串方位角的規(guī)定在GB 50797—2012 中有所體現(xiàn)，需保證光伏組串方位角一致。建議光伏電站定期對(duì)同一個(gè)光伏組串的方位角進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，對(duì)于偏差較大的光伏組串所在光伏支架平面進(jìn)行調(diào)整，保證方位角的一致，避免電流失配。

3.3 未定期開(kāi)展光伏組件相關(guān)抽樣檢測(cè)

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，46 個(gè)光伏電站中有5 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了未定期開(kāi)展光伏組件EL 抽樣檢測(cè)問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為10.87%；有5 個(gè)光伏電站出現(xiàn)了未定期進(jìn)行光伏組件的電流I、電壓V特性一致性抽樣檢測(cè)問(wèn)題，問(wèn)題類型占比為10.87%。

NB/T 32034—2016《光伏發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)組件檢測(cè)規(guī)程》中規(guī)定，光伏電站每年需開(kāi)展光伏組件EL 抽樣檢測(cè)，排查光伏組件是否存在隱裂、碎片及電勢(shì)誘導(dǎo)衰減(PID)現(xiàn)象，當(dāng)光伏組件運(yùn)行安全或發(fā)電量受到影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行故障檢修或更換光伏組件；若光伏組件檢測(cè)后的EL 圖像結(jié)果與光伏組件初始EL 圖像相比無(wú)明顯變化，則光伏組件符合要求。

建議光伏電站每3 個(gè)月進(jìn)行一次光伏組件的I-V特性抽樣檢測(cè)，如果電流、電壓測(cè)試結(jié)果與被測(cè)光伏組件的標(biāo)稱值偏差較大，則需要及時(shí)查明原因。當(dāng)偏差超過(guò)5%時(shí)，應(yīng)按照故障光伏組件的檢修方式進(jìn)行檢修，并針對(duì)電流偏差或電壓偏差大于5%的光伏組串中的所有光伏組件開(kāi)展光電轉(zhuǎn)換效率測(cè)試。

4 結(jié)論

本文針對(duì)國(guó)內(nèi)16 個(gè)地區(qū)的46 個(gè)光伏電站在2021年的技術(shù)監(jiān)督過(guò)程中在光伏電站技術(shù)管理、節(jié)能與光伏發(fā)電單元這3 個(gè)方面存在的重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析，用于反映光伏電站的運(yùn)維現(xiàn)狀；并針對(duì)這些問(wèn)題，從國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與新技術(shù)角度給出了相關(guān)建議。得到以下結(jié)論：

1)在光伏電站技術(shù)管理方面，未定期開(kāi)展光伏電站無(wú)人機(jī)巡檢是比較有代表性的一類問(wèn)題，無(wú)論是管理角度還是技術(shù)角度都需要光伏電站管理者給予足夠的重視。

2)在節(jié)能方面，光伏電站未定期開(kāi)展光伏組件功率衰減檢測(cè)、逆變器轉(zhuǎn)換效率檢測(cè)、光伏電站系統(tǒng)效率計(jì)算是相對(duì)高發(fā)的問(wèn)題，這些問(wèn)題需要光伏電站進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

3) 在光伏電站的光伏發(fā)電單元方面，光伏組件存在遮擋、臟污、灰塵、破損、老化問(wèn)題屬于多發(fā)問(wèn)題，也是最能反映光伏電站管理水平的重要方面，需要光伏電站給予關(guān)注。

運(yùn)維人員的運(yùn)維水平與光伏電站日常管理水平都會(huì)對(duì)光伏電站產(chǎn)生重要的影響。新運(yùn)維技術(shù)的應(yīng)用與管理水平的提高是當(dāng)前光伏電站需要重點(diǎn)關(guān)注的方向。