張學(xué)進(jìn)

淺談分布式光伏電站運(yùn)行及維護(hù)

張學(xué)進(jìn)

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司潛山縣供電公司 安徽潛山 246300）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于電力的需求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的發(fā)電方式不僅消耗大量煤炭資源，而且已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足人們的需求，因此多種發(fā)電方式應(yīng)運(yùn)而生。分布式光伏發(fā)電就是其中的一種，它是一項(xiàng)新型的發(fā)電方式，目前在全國(guó)各地裝機(jī)容量不斷攀升。安徽省各地市縣政府還把光伏發(fā)電作為資助貧困戶(hù)和貧困村脫貧的一種手段。本文以分布式光伏電站的運(yùn)行及維護(hù)為分析點(diǎn)，具體介紹了運(yùn)行步驟以及維護(hù)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。

分布式光伏；電站運(yùn)行；電站維護(hù)

1 概述

分布式光伏電站應(yīng)用的是太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電，而太陽(yáng)能是一種較為理想的可再生能源，它的利用優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)枯竭，也不會(huì)有污染，較為可靠安全，而且太陽(yáng)能能源不會(huì)受到地理位置的限制，不需要建設(shè)大量的輸送電力的線路，減少電力流失與浪費(fèi)，因此分布式光伏電站將會(huì)是未來(lái)發(fā)電點(diǎn)的建設(shè)趨勢(shì)。

2 光伏發(fā)電原理

既然成為光伏電站，其發(fā)電原理就在于利用了光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要用到一些半導(dǎo)體介質(zhì)，如單晶硅等。光伏發(fā)電與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相比，其過(guò)渡的過(guò)程更少，因此具有更大的轉(zhuǎn)換效率。除此以外，光伏發(fā)電也不會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化碳等會(huì)對(duì)大氣層產(chǎn)生影響的溫室氣體，更沒(méi)有傳統(tǒng)技術(shù)中存在的噪聲污染、廢氣、廢水等。進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備一般都是模塊化的結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)電站不管是運(yùn)行還是維護(hù)都變得更加簡(jiǎn)單。與傳統(tǒng)的發(fā)電站不同，分布式光伏電站甚至不需要占據(jù)土地，大大節(jié)約了各方面費(fèi)用。

光伏發(fā)電的方式主要有兩種，一種是將光能直接轉(zhuǎn)換為電能，另一種是先將光能轉(zhuǎn)換為熱能，再由熱能轉(zhuǎn)換為電能。比較而言，前者在發(fā)電站中的應(yīng)用更為廣泛，因?yàn)楹笳卟粌H成本高，而且還會(huì)產(chǎn)生一定能源浪費(fèi)。本文將會(huì)對(duì)這兩種發(fā)電方式進(jìn)行介紹。

先將光能轉(zhuǎn)化為熱能再轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式又被成為聚焦型太陽(yáng)能熱發(fā)電。這種發(fā)電方式是通過(guò)太陽(yáng)的輻射產(chǎn)生一定熱能，通過(guò)熱能再轉(zhuǎn)化為電能，熱能的形成形式是通過(guò)太陽(yáng)能集熱器，它能夠?qū)⑻?yáng)的直射光進(jìn)行聚焦，吸收的太陽(yáng)熱能加熱水，水因?yàn)榧訜嶙優(yōu)樗魵猓魵饩哂懈邷馗邏旱奶刭|(zhì)，它能夠推動(dòng)機(jī)械進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，將水蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為電能。在這一太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中，包含兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，分別為太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能以及熱能轉(zhuǎn)化為電能。由于中間有了熱能這一介質(zhì)，與傳統(tǒng)的煤炭發(fā)電方式相比它的發(fā)電效率會(huì)較低，而且需要消耗較高的成本。

光能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式是發(fā)電站應(yīng)用最為廣泛的方式，其發(fā)電原理為光電效應(yīng)，需要安裝太陽(yáng)能電池，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能這一方式。太陽(yáng)能電池之所以能夠發(fā)電，主要依靠于其內(nèi)部的光電二極管部件。雖然單個(gè)的太陽(yáng)能電池能夠產(chǎn)生的電流較小，但是當(dāng)足夠多的電池以混聯(lián)的方式連接在一起之后就能夠產(chǎn)生一定數(shù)量的電流。太陽(yáng)能是可再生能源，因此擁有很大的應(yīng)用前景。此外，太陽(yáng)能電池還具有使用壽命長(zhǎng)、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)接入電網(wǎng)的不同，光伏系統(tǒng)可以分為公共電網(wǎng)并網(wǎng)以及用戶(hù)側(cè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)。

3 光伏電站運(yùn)行保護(hù)裝置

分布式光伏電站運(yùn)行保護(hù)裝置有三個(gè)方面進(jìn)行保護(hù)。

3.1 逆變裝置至電網(wǎng)間的保護(hù)裝置

電網(wǎng)側(cè)負(fù)責(zé)接收光伏電站的并網(wǎng)線路，其保護(hù)的主要范圍時(shí)后備保護(hù)以及主要保護(hù)。主要保護(hù)的特點(diǎn)在于速度很快，能夠盡可能將故障切斷，而后備保護(hù)則是在別處的發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能過(guò)夠進(jìn)行具有時(shí)限的切斷。而在光伏電站中一般配置的都是主要保護(hù)。而在光伏電站中并網(wǎng)的關(guān)鍵就在于逆變器的設(shè)置，為了能夠?qū)Πl(fā)電站進(jìn)行有效保護(hù)，逆變器應(yīng)該具有完備的檢測(cè)以及保護(hù)功能。而從逆變器到電網(wǎng)之間的保護(hù)需要通過(guò)電網(wǎng)系統(tǒng)相關(guān)模型進(jìn)行優(yōu)化配置。

3.2 逆變裝置的保護(hù)配置

光伏電站要想進(jìn)行正常穩(wěn)定的運(yùn)行，自身需要具有過(guò)電流的能力。如果其過(guò)電流能力小于1.2倍的額定電流，則光伏電站可以連續(xù)可靠工作不會(huì)小于60s，如果其過(guò)電流能力在1.2～1.5倍的額定電流之間，光伏電站的連續(xù)可靠工作時(shí)間不會(huì)小于8s。如果電站中有系統(tǒng)發(fā)生了故障，如短路等，電站中的保護(hù)裝置就會(huì)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。保護(hù)裝置會(huì)向系統(tǒng)當(dāng)中輸入電流，電流值的大小不能超過(guò)額定電流的2.5倍。為了能夠更好的保護(hù)逆變器裝置，在保護(hù)裝置上應(yīng)該設(shè)有防孤島保護(hù)。該種保護(hù)裝置分有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，設(shè)置了該保護(hù)裝置后，電站中的系統(tǒng)即便出現(xiàn)故障，保護(hù)裝置也能夠通過(guò)邏輯進(jìn)行連接斷開(kāi)的行為。主動(dòng)式的保護(hù)方式有有功功率、無(wú)功功率變動(dòng)，電流脈沖等，而被動(dòng)式的保護(hù)方式有頻率變化率、電壓相位跳動(dòng)等。

3.3 光伏板到逆變裝置之間的保護(hù)配置

光伏板到逆變裝置之間也需要配置保護(hù)裝置，一般都是配置直流保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)的手段多為空氣開(kāi)關(guān)。在靠近電網(wǎng)系統(tǒng)附近的逆變器已經(jīng)設(shè)置了保護(hù)裝置，因此這附近不需要再進(jìn)行配置。而靠近光伏板附近則需要配置空氣開(kāi)關(guān)。為了能夠產(chǎn)生電能，光伏板使用的材料較為特殊。如果通過(guò)的電流過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致光伏板出現(xiàn)板面隆起甚至破裂。因此作為保護(hù)裝置的空氣開(kāi)關(guān)，其材料也需要具有高精度的物理性質(zhì)，只有這樣，空氣開(kāi)關(guān)才能對(duì)光伏板到逆變裝置之間的線路進(jìn)行保護(hù)。

4 分布式光伏電站維護(hù)

進(jìn)行電站的維護(hù)并不是要等到系統(tǒng)中出現(xiàn)了故障才進(jìn)行維護(hù)維修，電站系統(tǒng)中更重要的是日常檢查與維護(hù)。雖然看起來(lái)花費(fèi)了更多的精力在光伏電站的維護(hù)上，但就長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，日常維護(hù)更能夠保證電站系統(tǒng)的正常工作，減少大問(wèn)題的發(fā)生。其實(shí)系統(tǒng)中的大問(wèn)題都是有征兆的，可以通過(guò)對(duì)電流檢測(cè)、電壓檢測(cè)等，發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理。本文將會(huì)從兩個(gè)方面進(jìn)行分布式光伏電站維護(hù)工作的分析。

4.1 光伏陣列的維護(hù)與檢修

光伏陣列從設(shè)計(jì)上來(lái)看壽命較長(zhǎng)，平時(shí)不會(huì)出現(xiàn)大的故障，但并不排除可能會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩貙?dǎo)致光伏陣列中一些部件出現(xiàn)損壞。對(duì)光伏陣列的檢修可以通過(guò)檢測(cè)電池組的電流電壓變化以及電池組與電池組之間的差異變化來(lái)確定部件是否發(fā)生損壞以及損壞程度。根據(jù)檢修結(jié)果才能確定光伏陣列的具體維護(hù)計(jì)劃。除此之外，對(duì)光伏陣列的維護(hù)還包括日常的清潔清洗。為了能夠避免光伏組件在清洗過(guò)程中被曬化，進(jìn)行清洗時(shí)盡量避免晴朗天氣。此外，清洗時(shí)也不能使用硬物或是有腐蝕性的物質(zhì)，因?yàn)樯鲜霾牧蠈?huì)影響到光伏陣列中的玻璃蓋板，降低其使用壽命。由于光伏陣列中具有眾多的光伏組件與線路，因此檢查其線路連接也是光伏電站維護(hù)工作中的重要組成部分。線路的連接包括有匯流箱的線路、組件間的線路等，需要注意的是，光伏陣列當(dāng)中存在電壓，因此進(jìn)行光伏陣列的檢修維護(hù)時(shí)需要做好安全措施，保證檢修人員的人身安全。

4.2 逆變器的維護(hù)與檢修

在光伏電站中，逆變器是相當(dāng)重要的設(shè)備。但是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)逆變器的廠商良莠不齊，因此逆變器可能處于不佳的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)逆變器而言，維護(hù)與檢修的項(xiàng)目主要有以下項(xiàng)目：工作負(fù)荷是否處在最佳區(qū)間，輸出諧波分量是否超出區(qū)間，逆變器周?chē)木€路是否連接牢固，以及逆變器中的元件是否發(fā)生損壞。如果檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行解決，這樣才能保證逆變器處在較好的工作狀態(tài)中，并盡可能延長(zhǎng)逆變器的使用壽命。

5 總結(jié)

分布式光伏電站采用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化形成電能的方式，不僅環(huán)保，而且能量取之不盡用之不竭，是未來(lái)發(fā)電的主要趨勢(shì)。而光伏電站中采用的一般為太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的方式，在電站中最重要的設(shè)備之一就是逆變器。在電站系統(tǒng)的運(yùn)行以及維修當(dāng)中，逆變器都占據(jù)重要地位。本文介紹了光伏電站運(yùn)行原理，并對(duì)電站系統(tǒng)維護(hù)中需要格外注意的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，不管是光伏陣列的維修還是逆變器的維修，都需要重視日常維護(hù)，讓重大問(wèn)題在發(fā)生之前就能夠得到處理和解決。為了能夠促進(jìn)分布式光伏電站運(yùn)行的可靠性，未來(lái)在電站設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，應(yīng)該多引入自動(dòng)化技術(shù)，讓電站系統(tǒng)能夠得到更好的監(jiān)控與維修。

[1]劉新春.淺談大型光伏并網(wǎng)電站的運(yùn)行與維護(hù)[J].可再生能源，2012（05）.

[2]陳騰生.淺談光伏并網(wǎng)發(fā)電現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].低碳世界，2013（08）.

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2016-10-18