敖 樂，王 澤

(國華投資蒙西公司，巴彥淖爾 015300)

0 引言

國家主席習(xí)近平于2020年9月在第75 屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布，中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。為此，中國出臺了一系列強(qiáng)有力的政策和措施，推動并實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和(下文簡稱為“雙碳”)目標(biāo)。

2021年10月24日發(fā)布的《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中提出，到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右；到2030年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到25%左右；到2060年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%以上[1]。這些宏偉的目標(biāo)數(shù)據(jù)體現(xiàn)了中國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的堅定決心。

根據(jù)中國科學(xué)院院士周孝信預(yù)測[2]，2060年中國能源電力發(fā)展趨勢如圖1所示。

圖1 2060年中國各能源裝機(jī)容量、發(fā)電量及其占比預(yù)測Fig.1 Prediction of installed capacity，power generation and its proportion of each energy source in China in 2060

據(jù)預(yù)測到2060年，中國太陽能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到34.224 億kW，裝機(jī)容量占比為50.1%。屆時太陽能發(fā)電將成為新能源發(fā)電的領(lǐng)頭軍，大量優(yōu)秀的光伏發(fā)電技術(shù)人員將被市場所需求。

傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地建設(shè)存在實訓(xùn)基地建設(shè)目標(biāo)單一、實訓(xùn)基地管理模式老舊、高端實訓(xùn)設(shè)備短缺、實訓(xùn)內(nèi)容與現(xiàn)場實際工作脫軌、學(xué)員動手能力不足等問題。為響應(yīng)“雙碳”政策，積極踐行“能源興邦，無碳未來”的目標(biāo)，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地勢在必行。本文從建設(shè)原則、建設(shè)規(guī)劃、發(fā)展目標(biāo)3個方面介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地建設(shè)的情況，立足于專業(yè)、先進(jìn)發(fā)展，為新能源快速發(fā)展輸出優(yōu)秀人才，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

1 建設(shè)原則

1.1 專業(yè)性原則

1.2 實用性原則

高端仿真設(shè)備內(nèi)容的全面性、完整性可以拓展學(xué)員對光伏發(fā)電系統(tǒng)認(rèn)知的視野。可操作的模塊多、真實度高，基本與現(xiàn)實日常作業(yè)過程中的內(nèi)容一致，學(xué)員在仿真設(shè)備上熟練操作后就能完全滿足光伏發(fā)電現(xiàn)場的運(yùn)維要求；仿真設(shè)備全面、系統(tǒng)的實訓(xùn)內(nèi)容幾乎涵蓋了光伏發(fā)電的所有領(lǐng)域，采用仿真設(shè)備實訓(xùn)后，再通過真實設(shè)備的實際操作，學(xué)員能更高效地提升自身技能。

1.3 開放性原則

實訓(xùn)基地的建設(shè)既要考慮到為企業(yè)自身一線生產(chǎn)員工提供系統(tǒng)的培訓(xùn)服務(wù)，還要考慮承擔(dān)面向社會和行業(yè)的相關(guān)職業(yè)技能培訓(xùn)的職責(zé)，因此其運(yùn)作方式上強(qiáng)調(diào)工位性，講求職業(yè)性，使學(xué)員在1個工位上就可以實現(xiàn)綜合能力素質(zhì)的訓(xùn)練，真正提高學(xué)員的實戰(zhàn)應(yīng)用能力。同時，還可利用實訓(xùn)基地為同行業(yè)企業(yè)員工提供同臺競技的機(jī)會，為加強(qiáng)同行業(yè)員工技術(shù)交流搭建良好的平臺，為合作企業(yè)崗位培訓(xùn)提供專業(yè)實訓(xùn)基地[4]，從而實現(xiàn)資源共享和技術(shù)創(chuàng)新，為行業(yè)發(fā)展做貢獻(xiàn)。

2 建設(shè)規(guī)劃

為加快推進(jìn)國華能源投資有限公司(下文簡稱“國華投資”)“一核兩極一平臺”發(fā)展戰(zhàn)略，更好地實現(xiàn)國華投資“騏驥”人才工程落實、落地，國華投資蒙西公司聯(lián)合優(yōu)利康達(dá)新能源培訓(xùn)學(xué)院建設(shè)了光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地，為實現(xiàn)國家“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量，為企業(yè)持續(xù)輸出合格人才提供平臺，為行業(yè)健康發(fā)展做標(biāo)桿。實訓(xùn)基地主要圍繞光伏電站主體設(shè)備的實際操作，整體分為光伏實訓(xùn)區(qū)和輸變電實訓(xùn)區(qū)，其中，光伏實訓(xùn)區(qū)包括光伏發(fā)電綜合實訓(xùn)區(qū)、匯流箱逆變器實訓(xùn)區(qū)、電工綜合實訓(xùn)區(qū)、精密器件維修區(qū)、前沿技術(shù)展示區(qū)和戶外光伏組件實訓(xùn)區(qū)；輸變電實訓(xùn)區(qū)包括35 kV 開關(guān)柜實訓(xùn)區(qū)、繼電保護(hù)實訓(xùn)區(qū)和戶外輸變電實訓(xùn)區(qū)。結(jié)合光伏發(fā)電現(xiàn)場實際情況，將實訓(xùn)區(qū)分為室內(nèi)實訓(xùn)基地和室外實訓(xùn)基地。

2.1 室內(nèi)實訓(xùn)基地建設(shè)

2.1.1 光伏發(fā)電綜合實訓(xùn)區(qū)

光伏發(fā)電綜合實訓(xùn)區(qū)配置光伏教學(xué)平臺，模擬光伏電站日常工作所涉及的操作試驗與測試工作。該區(qū)域可實現(xiàn)光伏組件特性實驗、太陽能自動跟蹤實驗、太陽能蓄電池控制器實驗、太陽能負(fù)載實驗、光伏逆變器實驗等，同時可以實現(xiàn)系統(tǒng)異常告警、工作票的正確填寫及檢查、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、工器具選取及使用、光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備巡視等。學(xué)員可以全面掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、測量方法、操作流程，還可通過人工智能設(shè)置各種類型的異常狀態(tài)，讓學(xué)員重點實現(xiàn)安全工器具的正確使用，全方位的設(shè)備檢查，發(fā)現(xiàn)問題后的規(guī)范操作，故障的檢查與處理，從而鍛煉學(xué)員的故障綜合分析判斷及處理能力，檢驗學(xué)員異常情況全過程規(guī)范處理的能力。同時，智能評分系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)員處理操作的正確性和規(guī)范性評分，并總結(jié)出學(xué)員的不足之處。

2.1.2 匯流箱逆變器實訓(xùn)區(qū)

匯流箱逆變器實訓(xùn)區(qū)采用現(xiàn)場真實設(shè)備，包括光伏發(fā)電現(xiàn)場最常用的直流匯流箱和交流匯流箱，組串式逆變器和集中式逆變器，并通過設(shè)置安全防護(hù)隔離措施，保證學(xué)員的操作安全性。該區(qū)域是模擬仿真區(qū)的補(bǔ)充擴(kuò)展，學(xué)員通過仿真系統(tǒng)全面掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及測量操作后，再通過該區(qū)域的實際操作掌握真實匯流箱和逆變器的安裝方式、結(jié)構(gòu)組成及布局、線纜連接工藝、器件結(jié)構(gòu)原理、器件的好壞識別及更換方法、綜合故障的查驗方法，以及規(guī)范操作等。培訓(xùn)學(xué)員回到工作崗位后能夠自如解決實際問題，發(fā)現(xiàn)缺陷不足，制定更好的優(yōu)化方案。

結(jié)合當(dāng)前小學(xué)體育教學(xué)發(fā)展情況來看，整體的素質(zhì)教育效率普遍較低，不僅在體育技能以及體育知識方面有所欠缺，特別是在德育培養(yǎng)方面還有一定差距，這點則是廣大體育教師不可忽視的重要內(nèi)容。在進(jìn)行德育知識的講授中，大部分教師同傳授傳統(tǒng)知識一樣進(jìn)行課堂講解，并沒有實現(xiàn)體育教學(xué)和德育教育相互結(jié)合，自然不利于學(xué)生的理解和消化，使小學(xué)體育教學(xué)中的德育教育效率普遍偏低。

2.1.3 電工綜合實訓(xùn)區(qū)

電工綜合實訓(xùn)區(qū)配置了2 臺電工培訓(xùn)實操臺、1 臺高級維修電工培訓(xùn)臺。以基礎(chǔ)教學(xué)為主要目的，滿足學(xué)員的基礎(chǔ)培訓(xùn)。實訓(xùn)后學(xué)員可掌握電工基礎(chǔ)知識、接線方法和工藝、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制及拖動、電工電子綜合技術(shù)、變頻器綜合操作等內(nèi)容，由淺入深、循序漸進(jìn)。同時挖掘現(xiàn)場有基礎(chǔ)學(xué)員的潛能，為其提供學(xué)習(xí)及研究平臺，提升其綜合技能。另外，電控線路和電子實驗元器件均可安裝在垂直放置的安裝板上，操作和器件更換均方便快捷，同時可以擴(kuò)展功能模塊，也可開發(fā)新的實驗項目。PLC 可以實現(xiàn)的基本技能包括軟硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、基本指令練習(xí)、接線、編程下載等。學(xué)員可以自己設(shè)計邏輯電路、驗證正確性、優(yōu)化方案，充分發(fā)揮想象力和創(chuàng)新力，增強(qiáng)學(xué)員的綜合能力，可以解決學(xué)員“只會硬件而不會軟件”的問題，全面提升一線員工的技能水平。

2.1.4 35 kV 開關(guān)柜實訓(xùn)區(qū)

配置1 套光伏電站真實35 kV 開關(guān)柜，方便學(xué)員對開關(guān)柜進(jìn)行近距離了解和學(xué)習(xí)，解決學(xué)員由于設(shè)備長期帶電運(yùn)行而沒有機(jī)會實操學(xué)習(xí)的需求難題。35 kV 開關(guān)柜是光伏電站操作頻率相對較高的設(shè)備之一，具備該設(shè)備的規(guī)范操作能力、故障處理能力、保護(hù)校驗?zāi)芰κ乾F(xiàn)場員工必須掌握的重要技能。通過2015—2017年3年對部分網(wǎng)省電力公司的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，高壓開關(guān)柜裝用量為70802 面，其中，40.5 kV 高壓開關(guān)柜15722 面，發(fā)生故障54 起，故障率為0.343 次/(百臺 ·年)[5]，在電力系統(tǒng)中，故障發(fā)生頻率較高。同時生產(chǎn)運(yùn)行中的安全事故多由對35 kV 開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和原理不熟悉或者操作不規(guī)范引起的。而實訓(xùn)基地配備的開關(guān)柜一次側(cè)不帶電，在操作練習(xí)時更加安全，學(xué)員可以通過大量的操作練習(xí)掌握關(guān)鍵運(yùn)維技能，提升實戰(zhàn)能力。

2.1.5 繼電保護(hù)實訓(xùn)區(qū)

據(jù)2009年河北南網(wǎng)繼電保護(hù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，繼電保護(hù)正確動作率已經(jīng)達(dá)到100%，實現(xiàn)了繼電保護(hù)作業(yè)“零失誤”[6]，即繼電保護(hù)裝置本身的真實故障基本趨于零，而且實際情況也驗證了在風(fēng)電場及光伏電站幾乎很少由于繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)問題，導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生故障。由此可見，風(fēng)電場及光伏電站的繼電保護(hù)運(yùn)行是較為穩(wěn)定的，因此一線的員工缺少現(xiàn)場學(xué)習(xí)繼電保護(hù)相關(guān)知識的機(jī)會，尤其是涉及實操部分內(nèi)容。通過增加繼電保護(hù)裝置，學(xué)員可以通過學(xué)習(xí)掌握繼電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)組成、定值查驗修改、保護(hù)校驗傳動等內(nèi)容，可既安全又輕松地掌握繼電保護(hù)相關(guān)技能，同時還可以通過試驗驗證自己的想法，分析保護(hù)裝置的可靠性，通過不斷練習(xí)，熟練掌握繼電保護(hù)的結(jié)構(gòu)原理、保護(hù)校驗、規(guī)范操作，可以更好地為繼電保護(hù)的安全、可靠運(yùn)行保駕護(hù)航。

2.1.6 精密器件維修區(qū)

隨著光伏電站運(yùn)行年限的增加，各種器件出現(xiàn)故障的概率越來越高，如果光伏電站只要發(fā)現(xiàn)壞件就立即去更換，或者把壞件直接送到維修公司返修，雖然能滿足光伏電站的正常運(yùn)行，但會導(dǎo)致運(yùn)營維護(hù)成本的大幅增加。結(jié)合現(xiàn)場返修經(jīng)驗，員工可以通過實訓(xùn)學(xué)習(xí)，自行處理一些簡單的故障，可以節(jié)省成本。比如，光伏電站的光伏組件旁路二極管損壞，由于光伏電站光伏組件的基數(shù)大，現(xiàn)場員工如果能直接處理，可以減少經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。

2.1.7 前沿技術(shù)展示區(qū)

前沿技術(shù)展示區(qū)安裝有宣傳電視1 臺、建設(shè)展臺1 座。通過定制化設(shè)備模型、發(fā)明專利獎項、QC 成果獎、前沿科教宣傳片等進(jìn)行展示，充分提升學(xué)員對新技術(shù)的了解。激勵更多的學(xué)員發(fā)現(xiàn)工作中的不足與缺陷，同時提出合理的解決方案，然后通過實訓(xùn)基地設(shè)備驗證方案的正確性和合理性，不斷地改進(jìn)并完善現(xiàn)場的不足，實現(xiàn)設(shè)備高效、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 室外實訓(xùn)基地建設(shè)

2.2.1 戶外光伏組件實訓(xùn)區(qū)

戶外光伏組件實訓(xùn)區(qū)安裝有4 種類型的光伏組件共8 塊，可實現(xiàn)對不同光伏組件的安裝接線、組件接線盒及插頭故障處理、組件清洗和組件巡檢等日常工作。隨著光伏電站運(yùn)維智能化程度的提升，無人機(jī)巡檢將成為光伏電站日常工作的主力，采用無人機(jī)對光伏電站中光伏組件進(jìn)行集中式巡檢的現(xiàn)場如圖2所示。通過紅外熱成像掛件對光伏組件進(jìn)行紅外測溫，為人工復(fù)核快速發(fā)現(xiàn)光伏組件異常提供有效手段；發(fā)現(xiàn)光伏組件異常后，還可通過更專業(yè)的EL 測試儀、I-V 測試儀確定光伏組件的具體問題。該方法與傳統(tǒng)測試儀相比，具有便于攜帶、操作簡便、畫面直觀等優(yōu)點，學(xué)員應(yīng)充分練習(xí)并掌握測試儀器的使用方法。

圖2 無人機(jī)巡檢光伏組件Fig.2 UAV patrol PV modules

2.2.2 戶外輸變電實訓(xùn)區(qū)

戶外輸變電實訓(xùn)區(qū)包括戶外220 kV 電流、電壓互感器各1 套，220 kV 隔離開關(guān)1 套。專項實訓(xùn)區(qū)安裝有水泥桿塔1 套(帶導(dǎo)線)，桿塔裝設(shè)35 kV 防風(fēng)型跌落保險1 組，安裝箱式變壓器1臺，設(shè)備整體結(jié)構(gòu)完全參考真實變電站布局，一次、二次設(shè)備均通過線纜連接，結(jié)構(gòu)完全和真實電站一致。但是為了保障參訓(xùn)學(xué)員安全，一次設(shè)備不進(jìn)行供電，二次設(shè)備的電壓、電流均通過模擬裝置進(jìn)行。學(xué)員可以通過對輸變電設(shè)備進(jìn)行近距離學(xué)習(xí)，詳細(xì)掌握其結(jié)構(gòu)功能、運(yùn)行原理、運(yùn)行特點、規(guī)范操作和故障排查等知識點。利用繼電保護(hù)測試儀、直流電阻儀、變比儀和絕緣表等儀器，可開展變電區(qū)設(shè)備常規(guī)預(yù)防性試驗實訓(xùn)。

3 發(fā)展目標(biāo)

3.1 培養(yǎng)一批優(yōu)秀的實訓(xùn)教師

實訓(xùn)教學(xué)的高效完成離不開實訓(xùn)指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，指導(dǎo)教師的能力和素質(zhì)決定了實訓(xùn)的成功與否[7]。實訓(xùn)基地配備了專研光伏發(fā)電安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)的優(yōu)秀技術(shù)團(tuán)隊；理論精通、技術(shù)精湛、經(jīng)驗豐富、水平一流的優(yōu)秀培訓(xùn)師能夠掌握并合理運(yùn)用現(xiàn)代培訓(xùn)理念和手段，策劃、開發(fā)培訓(xùn)項目，制定、實施培訓(xùn)計劃；為實訓(xùn)基地提供良好的技術(shù)支持，同時也為學(xué)員在現(xiàn)場遇到的問題提供專業(yè)的技術(shù)答疑服務(wù)。通過與長期從事風(fēng)電、光伏發(fā)電培訓(xùn)的優(yōu)利康達(dá)新能源培訓(xùn)學(xué)院開展合作，利用其在一線的多年實訓(xùn)經(jīng)驗和先進(jìn)的教學(xué)理念，提高現(xiàn)場專業(yè)培訓(xùn)師的實踐能力。

3.2 提升運(yùn)維人員的專業(yè)技術(shù)能力

通過實訓(xùn)基地真實、專業(yè)的實訓(xùn)設(shè)備，提升學(xué)員的技術(shù)水平和技術(shù)能力，規(guī)范學(xué)員在運(yùn)行過程中的操作，避免安全事故的發(fā)生。同時實訓(xùn)基地作為國華投資光伏電站員工的培訓(xùn)搖籃，在培養(yǎng)更多專業(yè)人才的同時，專業(yè)的培訓(xùn)師團(tuán)隊為國華光伏電站提供遠(yuǎn)程的技術(shù)咨詢和指導(dǎo)，全面提升光伏電站運(yùn)維人員的專業(yè)技術(shù)能力。

3.3 開展圍繞生產(chǎn)運(yùn)維的技能評價

實訓(xùn)基地根據(jù)勞動和社會保障部發(fā)布的維修電工、變電站值班員、光伏發(fā)電運(yùn)維值班員等考核培訓(xùn)技能的內(nèi)容要求配置實訓(xùn)裝置。通過實訓(xùn)操作，學(xué)員能快速掌握相關(guān)課程的實用技術(shù)與操作技能。實訓(xùn)基地培訓(xùn)內(nèi)容與各勞動職業(yè)技能鑒定部門的考核內(nèi)容接軌，通過實訓(xùn)基地培訓(xùn)后，可參加各勞動職業(yè)技能鑒定部門相應(yīng)技能考核評價，滿足了教考一體。

3.4 打造有效的技術(shù)研究平臺

不管是國內(nèi)的還是國外進(jìn)口的光伏發(fā)電設(shè)備，一般都存在一定的隱蔽缺陷或設(shè)計不足，輕則影響光伏電站發(fā)電量，重則會造成事故的發(fā)生。光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地能為學(xué)員參與科研和技術(shù)研究提供很好的實驗平臺。充分發(fā)揮一線運(yùn)維人員較易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的缺陷與不足的優(yōu)勢，讓有想法的學(xué)員盡情發(fā)揮自己的實戰(zhàn)能力，通過這個平臺能夠施展學(xué)員的想象力、創(chuàng)新力，鞏固成果，提升專業(yè)實戰(zhàn)技能水平。

4 結(jié)論

本文對傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地存在的問題進(jìn)行了深入研究，秉持專業(yè)性、實用性和開放性的建設(shè)原則，依據(jù)真實光伏電站的實際結(jié)構(gòu)原理，合理規(guī)劃實訓(xùn)設(shè)備和實訓(xùn)區(qū)域，并建設(shè)了光伏發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)基地。所建實訓(xùn)基地是仿真和實操相結(jié)合的培訓(xùn)中心，仿真設(shè)備實訓(xùn)內(nèi)容全面、完整、真實，實操設(shè)備先進(jìn)、可靠、齊全，兩者結(jié)合相得益彰，更能凸顯培訓(xùn)效果，為新能源電力行業(yè)培養(yǎng)更多專業(yè)的一線技術(shù)人才，為更多的培訓(xùn)中心培養(yǎng)專業(yè)培訓(xùn)師，為大中專院校老師和學(xué)生提供學(xué)習(xí)和交流的平臺，為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。