浅谈分布式光伏电站运行及维护

张学进

浅谈分布式光伏电站运行及维护

张学进

（国网安徽省电力公司潜山县供电公司 安徽潜山 246300）

随着社会的不断发展，人们对于电力的需求越来越高。传统的发电方式不仅消耗大量煤炭资源，而且已经远远不能满足人们的需求，因此多种发电方式应运而生。分布式光伏发电就是其中的一种，它是一项新型的发电方式，目前在全国各地装机容量不断攀升。安徽省各地市县政府还把光伏发电作为资助贫困户和贫困村脱贫的一种手段。本文以分布式光伏电站的运行及维护为分析点，具体介绍了运行步骤以及维护过程中需要注意的问题。

分布式光伏；电站运行；电站维护

1 概述

分布式光伏电站应用的是太阳能进行发电，而太阳能是一种较为理想的可再生能源，它的利用优点在于不会枯竭，也不会有污染，较为可靠安全，而且太阳能能源不会受到地理位置的限制，不需要建设大量的输送电力的线路，减少电力流失与浪费，因此分布式光伏电站将会是未来发电点的建设趋势。

2 光伏发电原理

既然成为光伏电站，其发电原理就在于利用了光伏效应将光能转换为电能，在这个过程当中，需要用到一些半导体介质，如单晶硅等。光伏发电与传统发电技术相比，其过渡的过程更少，因此具有更大的转换效率。除此以外，光伏发电也不会产生二氧化硫、二氧化碳等会对大气层产生影响的温室气体，更没有传统技术中存在的噪声污染、废气、废水等。进行发电的设备一般都是模块化的结构，这使得发电站不管是运行还是维护都变得更加简单。与传统的发电站不同，分布式光伏电站甚至不需要占据土地，大大节约了各方面费用。

光伏发电的方式主要有两种，一种是将光能直接转换为电能，另一种是先将光能转换为热能，再由热能转换为电能。比较而言，前者在发电站中的应用更为广泛，因为后者不仅成本高，而且还会产生一定能源浪费。本文将会对这两种发电方式进行介绍。

先将光能转化为热能再转化为电能的发电方式又被成为聚焦型太阳能热发电。这种发电方式是通过太阳的辐射产生一定热能，通过热能再转化为电能，热能的形成形式是通过太阳能集热器，它能够将太阳的直射光进行聚焦，吸收的太阳热能加热水，水因为加热变为水蒸气，水蒸气具有高温高压的特质，它能够推动机械进行能量转换，将水蒸气的热能转化为电能。在这一太阳能发电过程中，包含两个能量转换过程，分别为太阳能转化为热能以及热能转化为电能。由于中间有了热能这一介质，与传统的煤炭发电方式相比它的发电效率会较低，而且需要消耗较高的成本。

光能直接转化为电能的发电方式是发电站应用最为广泛的方式，其发电原理为光电效应，需要安装太阳能电池，以实现通过光伏效应产生电能这一方式。太阳能电池之所以能够发电，主要依靠于其内部的光电二极管部件。虽然单个的太阳能电池能够产生的电流较小，但是当足够多的电池以混联的方式连接在一起之后就能够产生一定数量的电流。太阳能是可再生能源，因此拥有很大的应用前景。此外，太阳能电池还具有使用寿命长、操作灵活等优点。根据接入电网的不同，光伏系统可以分为公共电网并网以及用户侧并网光伏系统。

3 光伏电站运行保护装置

分布式光伏电站运行保护装置有三个方面进行保护。

3.1 逆变装置至电网间的保护装置

电网侧负责接收光伏电站的并网线路，其保护的主要范围时后备保护以及主要保护。主要保护的特点在于速度很快，能够尽可能将故障切断，而后备保护则是在别处的发电系统出现故障时能过够进行具有时限的切断。而在光伏电站中一般配置的都是主要保护。而在光伏电站中并网的关键就在于逆变器的设置，为了能够对发电站进行有效保护，逆变器应该具有完备的检测以及保护功能。而从逆变器到电网之间的保护需要通过电网系统相关模型进行优化配置。

3.2 逆变装置的保护配置

光伏电站要想进行正常稳定的运行，自身需要具有过电流的能力。如果其过电流能力小于1.2倍的额定电流，则光伏电站可以连续可靠工作不会小于60s，如果其过电流能力在1.2～1.5倍的额定电流之间，光伏电站的连续可靠工作时间不会小于8s。如果电站中有系统发生了故障，如短路等，电站中的保护装置就会进行自动检测。保护装置会向系统当中输入电流，电流值的大小不能超过额定电流的2.5倍。为了能够更好的保护逆变器装置，在保护装置上应该设有防孤岛保护。该种保护装置分有主动式和被动式两种，设置了该保护装置后，电站中的系统即便出现故障，保护装置也能够通过逻辑进行连接断开的行为。主动式的保护方式有有功功率、无功功率变动，电流脉冲等，而被动式的保护方式有频率变化率、电压相位跳动等。

3.3 光伏板到逆变装置之间的保护配置

光伏板到逆变装置之间也需要配置保护装置，一般都是配置直流保护装置，实现的手段多为空气开关。在靠近电网系统附近的逆变器已经设置了保护装置，因此这附近不需要再进行配置。而靠近光伏板附近则需要配置空气开关。为了能够产生电能，光伏板使用的材料较为特殊。如果通过的电流过大，会导致光伏板出现板面隆起甚至破裂。因此作为保护装置的空气开关，其材料也需要具有高精度的物理性质，只有这样，空气开关才能对光伏板到逆变装置之间的线路进行保护。

4 分布式光伏电站维护

进行电站的维护并不是要等到系统中出现了故障才进行维护维修，电站系统中更重要的是日常检查与维护。虽然看起来花费了更多的精力在光伏电站的维护上，但就长远来看，日常维护更能够保证电站系统的正常工作，减少大问题的发生。其实系统中的大问题都是有征兆的，可以通过对电流检测、电压检测等，发现并及时处理。本文将会从两个方面进行分布式光伏电站维护工作的分析。

4.1 光伏阵列的维护与检修

光伏阵列从设计上来看寿命较长，平时不会出现大的故障，但并不排除可能会因为外界因素导致光伏阵列中一些部件出现损坏。对光伏阵列的检修可以通过检测电池组的电流电压变化以及电池组与电池组之间的差异变化来确定部件是否发生损坏以及损坏程度。根据检修结果才能确定光伏阵列的具体维护计划。除此之外，对光伏阵列的维护还包括日常的清洁清洗。为了能够避免光伏组件在清洗过程中被晒化，进行清洗时尽量避免晴朗天气。此外，清洗时也不能使用硬物或是有腐蚀性的物质，因为上述材料将会影响到光伏阵列中的玻璃盖板，降低其使用寿命。由于光伏阵列中具有众多的光伏组件与线路，因此检查其线路连接也是光伏电站维护工作中的重要组成部分。线路的连接包括有汇流箱的线路、组件间的线路等，需要注意的是，光伏阵列当中存在电压，因此进行光伏阵列的检修维护时需要做好安全措施，保证检修人员的人身安全。

4.2 逆变器的维护与检修

在光伏电站中，逆变器是相当重要的设备。但是目前国内生产逆变器的厂商良莠不齐，因此逆变器可能处于不佳的运行状态。对逆变器而言，维护与检修的项目主要有以下项目：工作负荷是否处在最佳区间，输出谐波分量是否超出区间，逆变器周围的线路是否连接牢固，以及逆变器中的元件是否发生损坏。如果检修过程中发现了问题，要及时进行解决，这样才能保证逆变器处在较好的工作状态中，并尽可能延长逆变器的使用寿命。

5 总结

分布式光伏电站采用太阳能转化形成电能的方式，不仅环保，而且能量取之不尽用之不竭，是未来发电的主要趋势。而光伏电站中采用的一般为太阳能直接转化为电能的方式，在电站中最重要的设备之一就是逆变器。在电站系统的运行以及维修当中，逆变器都占据重要地位。本文介绍了光伏电站运行原理，并对电站系统维护中需要格外注意的问题进行简要分析，不管是光伏阵列的维修还是逆变器的维修，都需要重视日常维护，让重大问题在发生之前就能够得到处理和解决。为了能够促进分布式光伏电站运行的可靠性，未来在电站设计安装过程中，应该多引入自动化技术，让电站系统能够得到更好的监控与维修。

[1]刘新春.浅谈大型光伏并网电站的运行与维护[J].可再生能源，2012（05）.

[2]陈腾生.浅谈光伏并网发电现状与发展趋势[J].低碳世界，2013（08）.

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2016-10-18