光伏电站的运维

王文雅 蒲泽伟 吴敏 白珍 万溧 刘诚鹏 仓啦桑拥拉姆 吴振双 董晓冬

（西藏自治区能源研究示范中心，西藏 拉萨 850000）

0 引言

随着光伏电站在人们日常生活中投放的增多，中国光伏发电的总装机容量居全球首位［1］。因此，其后期的运维也越来越重要［2］。由于偏远无电地区、孤岛等国网无法到达的地方和急需清洁能源替代传统化石能源的不断枯竭状态，为了响应国家绿色能源等鼓励政策，我国建造了许多光伏发电站，包括离、并网光伏两种发电站。这些光伏电站，在长期的投运过程中需要进行监测、维护，才能及时避免光伏电站系统瘫痪和有效减少发电效率和电能质量的降低。

1 光伏电站简述

一套完备的光伏电站包含光伏组件、逆变器、控制器、储能设备、支架等其他配件，如图1。其电站又分为并网光伏电站与离网光伏电站。并网光伏电站指与市电连在一起，无储能装置，直接通过逆变器转换成国家电网需要的电压要求，并优先供用户使用，如果电站所产生的电量满足不了用户用电需求，就从电网中补充，否则，余电上网；离网型光伏电站别名独立式光伏电站，相对于并网光伏电站，需配备储能装置。

图1 光伏发电系统

1.1 光伏电站工作原理

光伏发电的工作原理是借助半导体材料的结界面（PN 结）产出的光生伏特效应直接把太阳能转变为电能的一种方法。当太阳光辐射到光伏组件（太阳能板子）上，在光生伏特效应下，将太阳能直接转化为直流电流，在控制器调配下将富余部分直流电能储藏在蓄电池装置里［3］，另外一部分通过逆变器转变成为交流电，交流电可直接并入用户侧或升压后并入电网。

1.2 光伏电站的主要组成元件

1.2.1 光伏组件。光伏组件是由多个太阳能单体电池串、并（混连）联后经严密的封装构成的，若干个光伏组件先串后并在一起组成太阳能电池阵列。光伏组件是光伏发电站系统核心光伏器件，还是太阳能发电系统里最重要的部件。

1.2.2 控制器。控制器功能是调控光伏组件所产出的电能，将调控整合后的电能送去直流负荷端；是将富余电能送到蓄电池组存储；把蓄电池组的电能送往与之相连的用户侧的负载（或电网）；防止蓄电池组在使用时的过充、放电。

1.2.3 逆变器。逆变器的最首要作用是整流——即把产生的电流的直流形式转换成电流的交流状态的设备。主要是把光伏组件发出的直流电能和存储在蓄电池中的直流电转换成供负荷端（用户侧）消耗的交流电。按照运行模式，逆变器能划为独立运行逆变器和并网逆变器，独立运行逆变器用在独立光伏电站中，并网逆变器用在并网运行的光伏发电站中；根据输出的波形，逆变器可划为正弦波逆变器与方波逆变器，正弦波逆变器可用在各种负载中，方波逆变器多用在对谐波需求不高的光伏系统里。

配电柜的作用：交流输出侧安全性提高；检修方便；方便交流侧计量。

1.2.4 储能设备即蓄电池组。蓄电池组的作用是储存太阳能电池板在日光的照射下发出的电能（直流电源）并随时准备向负载供电，一般是光伏电站中多占成本很高的部件。在光伏电站中运用的蓄电池组的需满足如下方面：自放电率低；使用寿命长；深放电能力强；充电效率高；少维护或免维护；工作温度范围宽；价格便宜。

2 光伏电站日常运行中的故障分析

2.1 光伏组件

光伏组件在长期运输和安装的过程中出现隐裂现象或者由于选址不当、落叶和鸟粪、灰尘等造成热斑效应或者出现裂纹。造成整块板子无电甚至至影响整组光伏方阵。

2.2 光伏直流电缆

光伏直流电缆是指连在光伏板与汇流箱、逆变器之间的线路，在长期日照或者地下掩埋下，由于雨、雪等天气会造成线路的老化和短路、断路等现象。

2.3 通讯故障

常见的通讯故障为通讯地址错误、通讯盒烧坏、通讯端口松弛、电源插头被拔掉、通讯接口积灰等，很容易造成通讯中断，难以监测到光伏电站时实运行状态。

2.4 逆变器故障

常见的逆变器故障可分为：交流侧无电流输出；直流侧电压不在设定的正常范围；开机无反应；逆变器发热；多台同时运行时报故障；漏电流；出厂电压参数低于国网电压脱网等。

2.5 蓄电池

蓄电池的运行年限一般是3～5 年，成本还比较高。如果蓄电池组的长期闲置，特别易造就蓄电池的损毁。冬天外界温度过低，由于保暖措施不当，造成蓄电池组效率下降，使用年限变短。

2.6 无功补偿故障

并网时，由于逆变器、CT 端接线问题等造成无功补偿不足或无功补偿退出等。

2.7 孤岛故障

光伏发电并网中，出现孤岛效应的前提如下：发电装置输出的功率与孤岛系统中的负荷相符合，即相位平衡时；电网因故障、维修、电压不稳定等因素造成供电中断；发电装置不能检测到孤岛效应（检测盲区或检测无效）等。

3 光伏电站的维护

光伏电站若要良好的运行，需要各个环节的设备完好且相互匹配。施工前，做好对光伏电站建立充足的前期调研，施工设计等工作。定期检测光伏电站系统中的各设备运行情况，如若发现故障或造成故障出现的安全隐患及时反馈并进行保养维护。

培养并配备专业技术人员对光伏电站进行维护。无论是独立光伏发电站还是并网光伏发电站的运行，都离不开专业技术人员的检测及维护。加强培养光伏领域的专技人员的专业知识、实践动手操作能力。

做好对光伏电站的远程监测管理工作。能够实时发觉电站运行过程里出现的故障等，及时启动应急装置，断开电路保护相关设备。运维人员根据远程监控的反馈内容，准备好相应的处理方案和工作进行检修操作，减少了不必要的人员来回路程浪费，缩短维修周期。

注意光伏电站四周环境卫生的清理。不遮盖光伏组件，并定期清洗光伏组件，注意防雷，增加发电的转化率。