光伏并网电站运行与维护管理

王盛强，齐英新，邢 佳

（1.辽宁太阳能研究应用有限公司，辽宁 沈阳110136；2.沈阳兴源电力设备有限公司，辽宁 沈阳110136）

光伏并网电站已经慢慢成为我国在经济发展中不可或缺的产业之一，其不仅经济效益高，而且绿色环保；由于光伏并网电站建设有别于火电厂、水电厂，对电气设备要求也很高，从传统意义上虽然脱离了人工值守维护，降低了生产成本，但是为了保障光伏并网电站能够运行得更稳定、更可靠及更安全，还需要注意后期的运行维护管理，只有这样才能让光伏并网电站收益最大化。

1 光伏并网电站运行管理存在问题分析

1.1 运行维护人员专业素质有待提高

阻碍光伏并网电站运行维护行业发展的重要原因是目前我国光伏发电专业人员严重不足，具体原因是我国大专院校光伏发电专业或者光伏电站运行维护专业尚未开设或者未大面积普及，只是招聘应届相关电力专业毕业生或者在火电厂变电所从事的电气运行人员，在光伏发电运行维护基础知识方面缺乏必要的了解，实际操作经验也比较少，造成整个运行维护行业人员专业素质参差不齐，如果光伏并网电站出现故障后，由于运行维护人员处理不及时或者操作不当，将会在原来基础上扩大故障范围和造成其他技术隐患，无法达到光伏并网电站稳定、可靠安全运行[1]。

1.2 运行管理监控不到位

光伏并网电站能够稳定运行的基础是建立运行监控管理制度，光伏并网电站能够安全运行的保障是参与运行维护管理人员能够认真落实监控管理制度。监控管理制度就是对日常一些运行数据通过电站信息系统进行监控，往往在实际操作中，由于运维人员在管理过程中懈怠，造成监控管理制度执行不到位，所以不能保证光伏并网电站安全稳定运行，主要原因是无法对光伏并网电站运行数据进行实时监控。

1.3 日常维护管理措施不到位

光伏并网电站稳定可靠运行管理的关键是日常维护管理。各种运行记录统计和整理是光伏并网电站运行管理的手段，日常需要记录的技术文件比较多，例如光伏并网电站检修维护记录、日（月）累积发电量记录、巡查情况记录、电网调度记录等，这些记录必须真实、详细，为日后故障维修排查和年底发电量统计提供依据，由于在实际操作过程中数据记录不清楚，导致在光伏并网电站处理故障及问题过程中就会出现很大漏洞。此外大部分光伏并网电站都建在空旷杳无人烟的地区，人为破坏和偷窃等现象时而发生，影响光伏电站的正常运行[1]。

1.4 关键器件质量问题

前期在光伏并网电站设计、设备选型及采购安装过程中，由于设计缺陷、设备选型失误、采购中追求原材料的低廉价格及安装中偷工减料，降低材料成本，忽视产品质量，这些都会给光伏并网电站后期运行维护管理造成诸多困难，例如光伏组件制造工艺不过关造成隐裂热斑；汇流箱内部开关拉弧着火；逆变器故障频发，逆变器待机时间较长；电线电缆不具有阻燃特性遇明火造成火灾；电站主体工程偷工减料等等，上述问题都会对电站运行管理造成诸多危害，留下很多安全隐患，问题的关键还在于产品质量。只为追求建设成本降低，而不考虑电站后期运行维护，那么电站运营就失去本身的意义。

2 光伏并网电站技术文件管理体系分析

在日常维护管理过程中，为了保证光伏并网电站安全、经济、稳定高效运行，必须建立规范和有效的技术文件管理体系机制，建立全面完整的技术文件资料档案，电站技术文件要设置专人管理，为电站的安全可靠运行提供强有力的技术基础数据支持[2]。

2.1 建立光伏并网电站设备技术档案

该技术档案主要包括：电站原始设计图纸、原始施工图纸、竣工图纸、各个施工环节隐蔽工程验收文件、采购的电气设备或者器件基本参数、电气设备安装手册和调试手册、所有断路器操作、开关旋钮以及信号和指示灯的使用说明、电气设备运行操作规程、光伏电站日常维护项目及内容、所有日常维护项目要点和日常维护周期、光伏并网电站常见故障及解决手册等。

2.2 建立光伏并网电站信息化管理系统

根据光伏并网电站建设规模利用数字化信息技术建立起数据库，数据库主要包括两个方面，一方面是光伏电站基本信息：气象地理资料、电站建设规模、建设单位、设计单位、建设时间、竣工时间、电气设备基本参数等；另一方面是光伏电站动态信息：各个子方阵汇流箱开路电压、短路电流；各个子方阵逆变器输入输出电压、供电情况、累计发电量；光伏并网电站总体输出电压、供电情况及累计发电量等。

2.3 建立光伏并网电站运行维护档案

根据运行周期每天光伏并网电站运行维护人员需要记载运行数据和其他工作内容，这些数据能够直接反映设备运行情况，同时也是制定光伏电站运行维护方案和分析电站运行状况的重要依据之一。光伏并网电站日常运行维护档案包括光伏电站运行维护日志、累计发电量报表、巡检记录、维护检修记录、运行分析记录、检修管理分析记录等。主要记录当天天气情况、环境温度、各个子方阵、汇流箱及逆变器运行情况，当天电站实时总发电量及当天系统发电运行情况分析等，这些记录可以让运维人员和检修人员及时了解现阶段设备运行实际情况[3]。

2.4 建立光伏并网电站运行分析制度

根据光伏并网电站运行维护档案，定期组织运维值长和运维人员对光伏电站运行情况进行总体分析，通过分析来找问题；同时根据查隐患找漏洞运维人员应提出具有可操作性的解决方案。通过建立光伏并网电站运行分析制度可以提高运维人员发现问题和解决问题的能力，弥补在光伏并网电站运维知识上的不足，同时通过不断地定期进行电站运行情况分析，可以提高光伏电站安全稳定运行水平[4]。

3 光伏并网电站电气设备运维要点

在运行维护过程中，运维管理人员要完善各项电气设备管理制度，保证电气设备运行可靠性与安全性。运维管理人员必须对制定的管理制度严格执行及有效管理，不断地创新管理模式，提升工作质量。

3.1 光伏组件及支架运维要点

（1）根据检查周期，定期检查光伏组件玻璃表面是否有破损现象，是否发生热斑效应，光伏组件接头处是否牢固，绝缘是否良好，组件与支架之间固定是否牢固，有无松脱现象。（2）在有条件的情况下，应该配备红外线热像仪，当太阳能辐照度800W/m2以上，同一组子方阵使用红外线热像仪进行查看，观察光伏组件内部表面温度是否均衡，是否有过热现象，从而能在短时间内判断光伏组件是否发生热斑效应。（3）检查所有光伏组件铝边框与支架接地是否良好，铝边框必须牢固接地，外观无破损或老化；所有光伏组件引出线串联连接紧固可靠、连接头无腐蚀、无异物且无松动。（4）定期检查组件支架牢固性与稳定性，检查组件支架表面镀锌层是否有腐蚀现象，混凝土基础是否有开裂现象。（5）定期检查组件支架所有固定螺栓、紧固件、以及其他需要连接部位是否牢固可靠，表面的防腐涂层不应出现开裂和脱落现象，否则应及时修补[5]。（6）光伏组件方阵采光面要保持清洁，如积有灰尘，应该定期（3个月周期）使用拖布和清水进行清扫，或有条件的情况下可以装配自动清扫机器人进行清洗，在清洗的过程中，不能使用腐蚀性的溶液清洗或者硬物擦拭；光伏组件方阵除人为情况下，一般不会受到损坏，在遇到大雪、大雨、冰雹等情况下，应该对方阵受光面及时进行清扫和擦拭。有积雪应及时清理。（7）使用过程中，要定期（1-3个月）对光伏组件方阵各种电参数及各发电单元峰值功率灯进行检测和监测，以保证光伏组件方阵能够正常运行，同时还要检查太阳能电池组件表面封装及接线盒间接头，如果发现表面封装受潮进水、各串电池片变色及接头脱焊，腐蚀等现象，应及时进行更换和维修。（8）对于单轴跟踪和双轴跟踪系统的太阳能光伏组件方阵，还要定期检查系统的机械和电气性能是否正常。

3.2 交直流汇流箱运维要点

（1）定期查看交直流汇流箱箱体是否有变形、锈蚀、渗水等现象，箱体开关锁动作灵活，进线口和出线口防火泥无缺失。（2）定期检查交直流汇流箱输入端子是否牢固可靠，有无松脱和锈蚀现象；汇流输出断路器动作是否灵活可靠，交流汇流箱各个输入回路断路器动作是否可靠；如果安装智能型交直流汇流箱，可以通过内部监控单元，手动进行切换观察每个光伏组串工作电压和工作电流是否正常，从而确定各个回路光伏组串直流熔断器工作是否正常[6]。（3）直流汇流侧电缆的正极和负极对地绝缘电阻均应大于2MΩ；交直流汇流箱内部浪涌保护器应连接可靠，上一级配断路器的，断路器应在合闸位置。

3.3 交直流配电柜运维要点

（1）直流配电柜柜体表面无变形、锈蚀等现象，柜门开关锁或者联锁装置能灵活开启。（2）直流配电柜内部各个回路接线端子无松动，接触牢固可靠；直流输入接口与直流输出接口连接处都应稳定可靠，且直流输出电缆正极和负极对地绝缘电阻均应大于2MΩ；内部各个回路断路器应动作灵活，稳定可靠。（3）直流配电柜柜门面板上仪表、指示灯显示应准确。（4）交流配电柜内部母线无放电发黑痕迹，各连接点紧固螺栓无松动无生锈；KYN28型手车柜、GCS型抽出式成套交流柜推拉应灵活、无阻碍现象；动触头与静触头中心线应一致，且触头应接触紧密。（5）交流配电柜门面板电流表、电压表、指示灯及功率表显示应正确无误，在停电检修时，应检测柜内各回路线路和线间绝缘电阻值，一次回路对地绝缘电阻必须大于0.5MΩ；二次回路对地绝缘电阻必须大于1MΩ。

3.4 并网逆变器运维要点

（1）并网逆变器电气连接准确，结构牢固，柜体无锈蚀等现象，运行时无振动和噪声；柜体表面操作面板可以灵活切换操作。（2）并网逆变器内部风扇散热良好，空调运转正常，温度恒定，可以根据设定温度自动开启关闭；定期使用红外热成像仪观察逆变器内部各个连接部件是否有温度过高现象，进而判断连接件有无松动问题。（3）利用外电网停电或者检修时，将交流输出侧（电网侧）断路器断开，此时并网逆变器应立即停止工作（孤岛保护）[7]。

4 光伏电站运行维护常见故障及解决方法

4.1 故障现象：并网逆变器无法并网

故障分析：并网逆变器与市电电网无法连接。

可能原因：（1）并网逆变器交流侧断路器没有合上。（2）并网逆变器交流侧输出端子连接时接触不良、松动或者没有连接。

解决方法：使用万用表750V交流电压档或自动交流电压档测量并网逆变器交流侧输出电压，在正常运行情况下，交流侧输出端子电压应为220V（+7%到-10%）或者380V±10%左右，如果没有测量到电压，应依次检查接线端子是否有松动，并网逆变器交流侧断路器是否闭合，漏电保护断路器是否断开。

4.2 故障现象：并网逆变器屏幕没有显示

故障分析：并网逆变器直流侧没有输入。

可能原因：（1）光伏方阵各组串发电单元输出偏低，正常工作电压应该在100V到800V，当低于100V时，并网逆变器停止工作，各光伏组串输出电压与太阳能辐照度有直接关系。（2）光伏方阵各组串发电单元输入端正负极性接反。（3）并网逆变器直流侧断路器没有合上。（4）各组串发电单元可能有组件短路造成其他组串不能正常工作。

解决方法：使用万用表1000V直流电压档测量并网逆变器直流侧输入电压，输入电压正常时，总电压为各发电单元组串输出电压之和，如果没有测量到电压，依次检查直流侧断路器、接线端子及接头等是否正常，更换发电单元组件，对于多路输入光伏组串应该分开单独介入测试。

5 结论

光伏电站运营的主要工作是光伏并网电站运行维护，电站运行效率和实际效果关系到光伏并网电站运行稳定性、安全性、可靠性；直接影响到电站发电量，只有建立完善的管理制度，完善的人员培训方案，完善的运行维护制度，才能切实提高运行维护质量，有效提高运行效率。