趙慧峰

摘要：隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電已經(jīng)成為了當(dāng)前主要的光伏發(fā)電方法。光伏發(fā)電系統(tǒng)可以直接實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)化，不必要通過熱能的中轉(zhuǎn)，該系統(tǒng)具有壽命長、可靠性高、清潔與并網(wǎng)發(fā)電的優(yōu)勢?；诖耍挛膶夥l(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成、光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與原理進(jìn)行分析、說明光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)方法。同時針對目前光伏發(fā)電系統(tǒng)存在的問題，提出一些解決辦法。希望對光伏發(fā)電企業(yè)有所助益。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電系統(tǒng);運(yùn)行;維護(hù)

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)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(jù)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(yōu)點(diǎn)。它的功能是非常明確的。其主要作用是通過濾波器、調(diào)制、電壓升高等一系列措施，將電池的直流電輸出轉(zhuǎn)化為正弦波交流電。

1.2 控制器

控制器是一種有效、穩(wěn)定、安全的設(shè)備。通過控制器的使用，大大保證了電池的安全，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定連續(xù)的工作?？刂破鬟€能根據(jù)負(fù)載電源的不同要求合理地產(chǎn)生能量，嚴(yán)格有效地控制電池負(fù)載的電源輸出，保證整體穩(wěn)定，提高設(shè)備的使用壽命。在光伏電力系統(tǒng)中，控制器是最重要的核心部件，只有保證控制器的質(zhì)量，才能實(shí)現(xiàn)整體的穩(wěn)定性，其存在的意義不容忽視?？刂破鞯膽?yīng)用有效地避免了短路、雷擊等問題，并通過溫度補(bǔ)償保護(hù)了系統(tǒng)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(shè)備，主要是太陽能電池通過一定的結(jié)構(gòu)組合和組合，然后采用太陽專用的調(diào)質(zhì)玻璃和密封材料疊層形成，玻璃是一種良好的光傳輸，強(qiáng)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(hù)電池各部件的安全，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定工作?？梢哉f電池組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)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(fā)電系統(tǒng)的組成與原理

光伏發(fā)電系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)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(tǒng)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(shí)現(xiàn)對光能信號的捕捉與積累，在光生伏特效應(yīng)下，實(shí)現(xiàn)在蓄電池兩端電荷的累計(jì)，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(zhuǎn)變。蓄電池可以實(shí)現(xiàn)電能的儲存與放電，其中為防止電能儲存過多或放電嚴(yán)重的情況，一般添加控制器，控制器保護(hù)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(shí)現(xiàn)直流電到交流電的轉(zhuǎn)變往往需要添加逆變器，逆變器按應(yīng)用要求不同常分為正弦逆變器與方波逆變器兩種，前者應(yīng)用范圍廣，但是成本相對的較高。太陽光跟蹤系統(tǒng)可以捕捉太陽光的變化，實(shí)現(xiàn)隨太陽光轉(zhuǎn)動的目的，保證發(fā)電效率的最大化。

3 光伏系統(tǒng)中光伏組件的運(yùn)行和維護(hù)

光伏發(fā)電系統(tǒng)中的光伏組件俗稱太陽能電池板，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部位結(jié)構(gòu)，也是重要組成部分。其將吸收到的太陽能輻射能轉(zhuǎn)換為電能，輸送至蓄電池內(nèi)部作為電能的儲備，起到了推動負(fù)載工作的作用。光伏電站以及戶用光伏系統(tǒng)中光伏組件的運(yùn)行和維護(hù)應(yīng)該需要注意符合以下幾點(diǎn)規(guī)定。

3.1 光伏組件的清洗問題

經(jīng)過長時間的使用，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的組件和結(jié)構(gòu)，會造成許多灰塵的積累，灰塵的出現(xiàn)，不僅會阻擋光伏組件吸收太陽能，同時也能阻礙熱量傳導(dǎo)的進(jìn)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(dǎo)熱系數(shù)，大量的灰塵會增加太陽能電池板的熱量，就會出現(xiàn)自燃情況。在我國當(dāng)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(jìn)行摩擦，能夠出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，將表面的灰塵和雜質(zhì)清除干凈。但是也會對組件產(chǎn)生壓力，從而使組件出現(xiàn)彎曲或損壞，而且也會對收集太陽能產(chǎn)生阻礙，出現(xiàn)的大面積遮蓋區(qū)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(zhǔn)組件進(jìn)行清洗，能夠有效避免人工清洗對組件產(chǎn)生的傷害。這種方法的優(yōu)點(diǎn)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(qū)域，造成太陽能吸收少的問題。（3）使用專業(yè)的工程清洗車，在維護(hù)工程中，可以購買或者租賃使用。（4）使用機(jī)器人進(jìn)行清理工作，不僅可以對組件表面的灰塵和雜質(zhì)進(jìn)行清理，同時能夠根據(jù)天氣的變化，例如雪天情況，實(shí)現(xiàn)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(yùn)行成本，同時能夠不間斷地進(jìn)行工作。但是出現(xiàn)的主要缺點(diǎn)，會由于組件邊緣，對機(jī)器人產(chǎn)生阻礙。

3.2 光伏組件的定期維護(hù)

由于各地環(huán)境存在很大差異，灰塵等物質(zhì)的累積速度也存在很大不同，因此應(yīng)針對具體環(huán)境制定合適的維護(hù)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(hù)的重點(diǎn)，針對特定季節(jié)與特定的自然災(zāi)害也應(yīng)制定具體的維護(hù)措施，保證光伏組件的工作效率。

3.3 光伏系統(tǒng)中蓄電池的運(yùn)行和維護(hù)

電池是光伏系統(tǒng)中儲存電能的一部分。電池周圍的環(huán)境應(yīng)保證在5°C和25°C之間。最適合，在高溫環(huán)境下應(yīng)通風(fēng)冷卻電池，在環(huán)境溫度較低時，還應(yīng)采取電池絕緣措施。電池不應(yīng)定期更換，但也需要定期檢查。當(dāng)檢測到的問題足以導(dǎo)致光伏設(shè)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(xiàn)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(xiàn)類似情況，就應(yīng)及時處理，并首次調(diào)查和查明問題的原因。關(guān)于遏制的根本原因。在控制器內(nèi)，出現(xiàn)直流輸出電力時，能夠使母線的正負(fù)極對接，并且要有2Ω絕緣電阻使用。在對逆變器進(jìn)行維護(hù)過程中，要保持連接的完整程度，同時對結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的灰塵、銹跡和腐蝕等情況，及時進(jìn)行處理。如果遇到特殊天氣造成溫度的變化，也要有相應(yīng)的應(yīng)對措施，并保持警示標(biāo)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(yīng)的原因時，要對設(shè)備進(jìn)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(jìn)行處理，同時控制好溫度，確保逆變器運(yùn)行穩(wěn)定。

3.4 熱斑現(xiàn)象的產(chǎn)生和避免

在對太陽能電池長期的維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)，在特殊的環(huán)境中會出現(xiàn)熱斑情況。這可能是由于積累的灰塵，或者清理時候產(chǎn)生的遮擋，使得太陽能輻射能，不能被光伏設(shè)備集中和吸收，從而阻礙光能轉(zhuǎn)換成電能。當(dāng)受到遮擋的位置溫度不斷升高，會造成這個區(qū)域的光伏組件表面受到的破壞，從而出現(xiàn)熱斑現(xiàn)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(xiàn)在光伏組件中，一種是內(nèi)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(xiàn)象造成的破壞。另外，要對電池內(nèi)部和逆電流情況進(jìn)行了解，或者增加組件的功能，確保其能夠高效的運(yùn)行。也可以通過提高清理能力，增加機(jī)器人的使用，使更多的阻礙物質(zhì)得到清理，減少熱斑的出現(xiàn)情況。

3.5 運(yùn)行模式管理

在設(shè)備運(yùn)行過程中，裝置實(shí)現(xiàn)了由光伏矩陣直電能向電網(wǎng)交流電能的轉(zhuǎn)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(diǎn)跟蹤模式中的其中一種模式運(yùn)行。系統(tǒng)默的是最大功率點(diǎn)跟蹤模式。在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，在設(shè)定時間內(nèi)，假如實(shí)測功率低于PPVSTOP，即做出停止向電網(wǎng)輸送能量，并且立即跳開交流接觸器處理，轉(zhuǎn)為待機(jī)狀態(tài)。在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，假如檢測到故障發(fā)生，會退出行狀態(tài)，轉(zhuǎn)為故障狀態(tài)。比如目前光伏電站中均擁有智能的系統(tǒng)監(jiān)控后臺，對光伏組串的電壓和電流，逆變器的各項(xiàng)輸入、輸出均可進(jìn)行實(shí)時的采集、顯示和記錄。在監(jiān)控系統(tǒng)中，通過對不同組串的電流值進(jìn)行比較可及早快速發(fā)現(xiàn)異常組串，進(jìn)一步結(jié)合驗(yàn)收圖紙對發(fā)生問題的組串進(jìn)行定位，保證了運(yùn)維人員可以迅速高效的確認(rèn)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(jìn)行改進(jìn)，可節(jié)省大量的人力巡檢的需要，保證電站的安全有效運(yùn)行。應(yīng)加強(qiáng)對運(yùn)維人員的技術(shù)培訓(xùn)，提高技術(shù)水平，保證電站的高效運(yùn)行。

4 結(jié)束語

綜上所述，光伏發(fā)電具有清潔無污染、可再生、成本低、工作性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，做好光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)就顯得極為重要，通過分析其內(nèi)部構(gòu)成及各器件在運(yùn)行與維護(hù)中的注意事項(xiàng)，可以大幅降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的故障率，普及光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，同時也對保護(hù)環(huán)境、造福人類有著深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張夢.光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)[J].智能城市，2019，5（04）：50-51.