吳良謙

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司宿遷供電分公司，江蘇 宿遷 223800）

國家能源局數(shù)據(jù)顯示，2022 年我國光伏新增裝機達87.4GW，同比+59%，其中：集中式裝機達36.29GW，同比+41.8%；分布式裝機達51.11GW，同比+207.9%，已連續(xù)兩年超過集中式電站?！半p碳”行動方案不斷實施的背景下，以“就地開發(fā)、就近利用”為主要特征的分布式光伏發(fā)電快速發(fā)展，其成為地區(qū)性電網(wǎng)電能來源的重要補充。大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)后，如何進行運行維護成為相關(guān)單位需要思考的主要問題。本文將基于此對相關(guān)運行維護技術(shù)進行探究。

1 分布式光伏發(fā)展現(xiàn)狀

光伏行業(yè)是國家大力支持的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，受到國家產(chǎn)業(yè)政策的重點支持。近年來，在“碳達峰”“碳中和”的頂層設(shè)計指引下，各項光伏行業(yè)支持性政策頻出，通過指導(dǎo)裝機規(guī)模、制定行業(yè)標準、提供財政補貼、政策優(yōu)惠等途徑扶持光伏行業(yè)的成長與發(fā)展?，F(xiàn)階段，分布式光伏發(fā)展成績傲人。如表1 所示為2022年國內(nèi)分布式光伏市場情況（選取分布式發(fā)展最好的7個省份）。

表1 2022 年國內(nèi)分布式光伏市場情況

2 大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)的重要意義

2.1 實現(xiàn)可再生能源替代傳統(tǒng)能源

大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)可以大大增加對可再生能源的利用，從而降低對化石燃料的依賴。這有助于保護環(huán)境，更好地應(yīng)對全球氣候變化。光伏發(fā)電是一種清潔、可再生能源，可以替代傳統(tǒng)的化石能源，因此，大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)可以減少溫室氣體的排放，進而有助于減緩全球氣候變化[1]。

2.2 切實提升能源利用效率

大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)可以優(yōu)化電力系統(tǒng)運行，提高能源利用效率。光伏發(fā)電可以直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，所以，相比于傳統(tǒng)的發(fā)電方式，具有更高的能效。同時，大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)還可以減少電力傳輸和分配的損失，提高電力系統(tǒng)的整體效率[2]。

2.3 平衡電網(wǎng)負荷

大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)可以平衡電網(wǎng)負荷，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在需求峰值期間，光伏發(fā)電可以提供額外的電力，幫助維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定[3]。而在需求較低的時期，光伏發(fā)電可以減少對傳統(tǒng)發(fā)電機的依賴，從而降低運行成本。此外，大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)可以減輕電力系統(tǒng)的負擔，提高電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2.4 降低能源成本

大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)可以降低能源成本，提高經(jīng)濟效益。雖然光伏發(fā)電的初期投資較高，但長期運營成本較低，因為太陽能是免費的，而且光伏發(fā)電的壽命通常長達20 年甚至更長時間。此外，大規(guī)模分布式光伏發(fā)電的接入，可以讓電力系統(tǒng)的運行成本更低。

3 研究大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)后運行維護技術(shù)的必要性

分布式光伏發(fā)電模式大規(guī)模發(fā)展下，運行維護成為難題。主要體現(xiàn)在3 個方面：（1）缺乏技術(shù)手段支持。無論是自運維，還是委托運維，在信息化技術(shù)的應(yīng)用方面仍然存在一定不足，依舊采取傳統(tǒng)且被動的運維方式，包括定期人工巡檢、現(xiàn)場人員人工報錯等，不僅會導(dǎo)致工作效率十分低下，還會帶來極大的運行維護成本；（2）未能全面實現(xiàn)集中化、實時化監(jiān)控?，F(xiàn)階段，在運行維護方面還不能做到及時且有效地獲取維護電站的運行狀態(tài)信息，不能對大規(guī)模分布式光伏項目進行有效巡視，致使運行故障不能得到及時排除，電站發(fā)電效率低下；（3）運營分析難度較大。監(jiān)控管理大多采用逆變器設(shè)備廠家免費提供的監(jiān)控平臺，日報、周報等信息，需要從不同平臺中提取、匯總、分析，效率較低且集中監(jiān)控管理難度大。同時，對各個地區(qū)運維人員無法實現(xiàn)全面監(jiān)控考核。以上存在的局限問題促使相關(guān)單位必須進一步加強對大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)后運行維護技術(shù)的研究與應(yīng)用。

4 大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)后的運行維護技術(shù)

隨著太陽能技術(shù)的不斷發(fā)展，大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)已成為未來清潔能源的重要方向[4]。然而，要確保光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行，必須采取科學的運行維護技術(shù)。本文認為運維技術(shù)應(yīng)當從以下幾個方面展開。

4.1 遠程監(jiān)控技術(shù)

大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由成千上萬的光伏發(fā)電設(shè)備和輔助設(shè)施構(gòu)成，它們的運行狀態(tài)需要時刻關(guān)注。為了確保光伏設(shè)備的穩(wěn)定運行，遠程監(jiān)控技術(shù)應(yīng)運而生。通過傳感器、數(shù)據(jù)采集器等精密設(shè)備，可以實時掌握光伏設(shè)備的運行狀態(tài)，就如同醫(yī)生時刻關(guān)注患者的生命體征一樣。同時，結(jié)合云計算、大數(shù)據(jù)等高科技手段，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和處理，就如同病理分析一樣，可以實現(xiàn)遠程故障診斷和預(yù)警，將可能出現(xiàn)的問題扼殺在搖籃里，從而確保光伏并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行[5]。

具體來說，遠程監(jiān)控技術(shù)應(yīng)當包含6 大模塊：（1）數(shù)據(jù)采集模塊：在分布式光伏電站的各種設(shè)備上設(shè)置數(shù)據(jù)采集點，通過數(shù)據(jù)采集模塊實時收集電流、電壓、功率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的工作狀態(tài)和其他運行參數(shù)；（2）數(shù)據(jù)傳輸模塊：通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程監(jiān)控中心。對于沒有有線網(wǎng)絡(luò)的偏遠地區(qū)，可以使用4G、5G 等移動網(wǎng)絡(luò)進行傳輸；（3）數(shù)據(jù)處理和分析模塊：在遠程監(jiān)控中心，使用數(shù)據(jù)處理和分析軟件對接收到的數(shù)據(jù)進行處理、分析和存儲。這些數(shù)據(jù)可以用于實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)、預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，以及生成運行報告等；（4）遠程監(jiān)控模塊：在遠程監(jiān)控中心，工作人員可以實時監(jiān)控分布式光伏電站的各種設(shè)備和運行狀態(tài)，可以遠程控制設(shè)備的運行狀態(tài)，調(diào)整設(shè)備的參數(shù)等；（5）數(shù)據(jù)安全模塊：由于數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)等公共網(wǎng)絡(luò)，有可能受到黑客攻擊或數(shù)據(jù)泄露等風險。因此，需要采取有效的數(shù)據(jù)安全措施，例如使用VPN加密隧道進行數(shù)據(jù)傳輸，以保證數(shù)據(jù)的安全性和隱私性；（6）報警系統(tǒng)模塊：當設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時，遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以自動檢測并發(fā)出報警信號，及時通知工作人員進行處理，以避免事故的發(fā)生。

此外，為保證數(shù)據(jù)準確性，要選擇精確度較高的傳感器和數(shù)據(jù)采集器。如表2 所示為某數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置情況。

表2 某數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置情況

4.2 智能巡檢技術(shù)

智能巡檢技術(shù)憑借其獨特優(yōu)勢，在光伏電站的運行維護中發(fā)揮著重要作用。這種技術(shù)主要分為自動化巡檢和人工智能分析兩個部分，為光伏電站的穩(wěn)定運行保駕護航。通過無人機和智能巡檢車等設(shè)備，自動化巡檢可以迅速、準確地完成對整個光伏電站的全面檢查，同時實時分析、處理這些大量的數(shù)據(jù)，為后續(xù)的人工智能分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。人工智能分析則通過對這些大量數(shù)據(jù)的深度學習和智能分析，精準預(yù)測、診斷潛在的故障和問題，并提供針對性的解決方案，從而實現(xiàn)對光伏電站的高效、精準運維。

4.3 故障診斷與處理技術(shù)

故障診斷與處理技術(shù)是通過對系統(tǒng)進行全面的檢查和評估，以找出潛在的問題和故障。故障診斷與處理技術(shù)需要重視2 個方面：（1）數(shù)據(jù)分析。通過收集并分析監(jiān)控數(shù)據(jù)，可以識別出系統(tǒng)中的潛在問題。例如，通過對逆變器的歷史數(shù)據(jù)進行分析，可以發(fā)現(xiàn)逆變器的工作狀態(tài)與發(fā)電效率之間的關(guān)系。當發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時，可以對相應(yīng)設(shè)備進行進一步的檢查和維修；（2）故障預(yù)測與預(yù)防性維護。在故障預(yù)測和預(yù)防性維護方面，利用大數(shù)據(jù)和機器學習等技術(shù)可以對大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進行故障預(yù)測和預(yù)防性維護。通過對設(shè)備運行時的各種數(shù)據(jù)進行分析，可以建立起預(yù)測模型，以預(yù)測設(shè)備可能出現(xiàn)的故障時間和類型。這有助于運維人員提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，并采取預(yù)防性措施進行維修和更換，從而避免系統(tǒng)停機或降低故障對整個系統(tǒng)的影響。因此，大數(shù)據(jù)與機器學習等先進技術(shù)的運用已成為實現(xiàn)故障預(yù)測和預(yù)防性維護的重要手段，是提升系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在。

4.4 光伏板清潔維護

光伏板的清潔維護是保證光伏并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)電效率的重要措施。應(yīng)根據(jù)當?shù)貧夂蚝铜h(huán)境條件，定期對光伏板進行清潔和維護。具體方法包括：（1）日常清潔：定期清掃光伏板表面，去除灰塵和雜物。使用柔軟的刷子或真空吸塵器進行清潔，避免使用過于粗糙的清潔工具，以防損壞光伏板；（2）中期維護：每季度對光伏板進行一次檢查，包括電池片、接線盒和電纜等部件。清理光伏板邊緣的落葉、鳥糞等雜物，并檢查電池片的連接是否牢固；（3）深度清潔：每年對光伏板進行一次深度清潔，使用專用的清潔劑和柔軟的海綿擦拭。注意避免使用刺激性的化學物質(zhì)，以免對光伏板造成損害。

4.5 預(yù)防性維護

預(yù)防性維護是通過采取一系列預(yù)見性的措施，預(yù)防光伏系統(tǒng)出現(xiàn)故障。這包括以下幾個方面：（1）溫度監(jiān)控：通過安裝溫度傳感器，實時監(jiān)控光伏板和逆變器的溫度。若溫度過高，應(yīng)及時采取降溫措施，以避免因過熱導(dǎo)致的系統(tǒng)故障；（2）電壓電流監(jiān)控：定期監(jiān)測光伏系統(tǒng)的電壓和電流，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)運行。若出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，應(yīng)及時調(diào)整或更換受損部件；（3）設(shè)備檢查：定期對光伏系統(tǒng)的各部件進行檢查，包括光伏板、逆變器、斷路器等，確保其正常運轉(zhuǎn)。

4.6 在線故障隔離

在線故障隔離是在光伏系統(tǒng)中實現(xiàn)故障定位和隔離的關(guān)鍵技術(shù)。當發(fā)生故障時，通過以下措施將故障影響降到最低：（1）故障定位：利用監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)故障位置，確定故障類型和原因；（2）快速隔離：一旦發(fā)現(xiàn)故障，應(yīng)立即通過手動或自動方式將故障部件從系統(tǒng)中隔離，以防止故障擴大；（3）解決方案：根據(jù)故障類型和癥狀，迅速制定解決方案。這可能涉及修復(fù)、更換部件或聯(lián)系專業(yè)技術(shù)人員進行處理。

4.7 系統(tǒng)性能優(yōu)化

優(yōu)化光伏系統(tǒng)的性能可以有效提高其發(fā)電效率和穩(wěn)定性。以下是常見的優(yōu)化措施：（1）最佳工作模式：根據(jù)實際環(huán)境和氣候條件，調(diào)整光伏板的工作模式，使其在最佳狀態(tài)下運行。比如在光照強烈時使用最大功率跟蹤模式，以提高發(fā)電效率；（2）逆變器電壓等級：根據(jù)實際情況選擇合適的逆變器電壓等級，以匹配光伏板的輸出電壓。這有助于提高電能轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性；（3）組件匹配性：確保所有光伏板和逆變器等組件的性能參數(shù)相匹配，以避免因不匹配導(dǎo)致的系統(tǒng)性能下降或故障。

5 結(jié)語

分布式光伏電源已成為我國能源戰(zhàn)略調(diào)整的核心內(nèi)容，是推進節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化的重要舉措。新時期，相關(guān)單位要切實發(fā)揮自身積極性和主動性，圍繞實際，進一步研究并落實大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)后的運行維護技術(shù)。