新能源光伏发电站运维技术

新能源光伏发电站运维技术

刘宝优

山西大唐国际神头发电有限责任公司    山西省朔州市    036003

摘要：我国面积辽阔，太阳能资源得天独厚，光伏发电站建设规模逐年上升。但是，多数光伏发电站运行环境恶劣、处于偏远地带，安全、质量问题频发，对发电站运维提出更高要求。

关键词：新能源光伏发电站；运维技术；应用

引言

光电属于清洁能源，为促进电力产业可持续发展，在节约能源的同时提高发电效率，需要做好光伏电站的运维管理工作，避免设备出现故障影响电站运行，造成额外成本支出。运维人员应提升自身专业水平，加强对电站的全面分析，利用物联网等信息技术建设集中监控系统，实现对电站运行的智能化监控，利用无人机、清洁机器人等先进设备完成太阳能电池板的自动检测与清洁功能，提高电站运行效率。

1光伏发电站运维需求

在国家政策补贴下，以往光伏企业更注重建设新项目，对电站25年寿命运维史有所忽略，存在运维不规范情况，却也能获得收益。但是，光伏电价逐渐降低，怎样在增量与存量项目中节省人工，做到少人值守或无人值守已经成为重点。传统光伏电站运维多采取“烟筒式”部署、PC监控、现场值守方式，难以满足企业降本增效要求。

原因在于光伏运维系统存储基本电站数据信息，却由于多数电站处于偏僻地区、恶劣环境，容易出现数据丢失问题，增加数据共享难度。此种“信息孤岛”系统增加了企业成本，无法实现运维精准管控，难以及时了解设备情况、精准定位故障部位。

2光伏电站运维的常见问题

2.1运维人员技能不足

为了节省光伏电站运维方面的开支，通常运维方会降低运维人员聘用成本，导致聘用的运维人员缺乏专业技术知识和经验，不能很好地处理光伏电站设备出现的各种异常问题，使光伏电站的安全稳定运行无法得到有效保障，从而影响了光伏电站的整体效益。

2.2运维人员安全防范意识差

光伏电站建设完成后，其运行期间可能会出现各种问题，当运维人员缺乏安全防范意识时，会出现因电弧、热斑、线路年久受损、设备未定期检修等带来的安全隐患，这不仅会严重影响光伏电站的发电效率，也容易引起火灾，造成财产损失。

2.3运维成本过高

光伏电站的运维会涉及一系列支出，包括运维人员的雇佣与培训费、设备维修费、运维设备购买费等。

以光伏组件为例，目前市面上针对光伏组件的运维产品很多，比如：光伏组串级运维设备及光伏组件级运维设备。光伏组串级运维设备是当某个光伏组串中的光伏组件运行异常时，该设备会切断整个光伏组串的线路，避免故障发生或蔓延；而光伏组件级运维设备是当某块光伏组件运行异常时，该设备会切断该光伏组件的运行，同时不影响其他光伏组件的正常发电。针对两种运维设备，虽然光伏组件级运维设备的运维效果明显优于光伏组串级运维设备，但从当前市场调研结果来看，此类运维设备需要在每块光伏组件上安装监测关断装置，会大幅提高运维成本。

3新能源光伏发电站运维技术

3.1运维无人机

光伏电站对其性能进行初步评估后，确定现有发电站运行存在问题，则可利用运维无人机进行仔细巡查。主要是光伏电站多建设在沙地、山区部位，人工巡检工作难度较高，利用智能无人机与红外成像相机配合，能够检测光伏组件工作情况，对其开展诊断。无人机由支撑模块、动力模块、控制模块构成，具有荷载水平低、机动灵活特点，应用时需在系统内设定任务高度、作业区域、飞行起始点、路径间隔等参数。

3.2自动清扫技术

3.2.1自动清扫装置

灰尘是悬浮于空气，通常直径在500m以下的分散体系。光伏电站运行中，光伏板处于室外，受到人为、自然等影响，容易出现积灰，形成较强粘附性污渍，导致局部光伏板温度升高，形成“热斑效应”，进而损坏光伏板。对其进行清扫中，可从化学和力学两方面出发，化学是借助洗涤剂破坏光伏板与灰尘作用力，清理灰尘；力学是利用水流、高压气体清洁。考虑光伏板表面多是干松积灰，外力作用即可清除，可采取自动清扫装置清灰。

装置清扫模块如下：

（1）采集与控制信号模块。采集信号主要是在装置上安装温度、电流、电压传感器采集数据，将其传输至控制电路，以主控制器进行处理。该控制器为32位微控制器，单片机内核，执行程序速率较快。该装置以USB串口对电脑、单片机数据进行传输，控制CH340引脚一键下载，下载后自动将Boost0-1转变为低电平，无需手动复位。

（2）锂电池模块。装置供电为满足需求，电源采取锂电池，容量4800mAH，且利用10W输出功率太阳能电池板充电。供电电路为避免出现过放、过充及短路情况，维护电路不受损，设计锂电池为保护电路。

（3）清扫模块。自动清扫装置包括控制电路、灰尘吸储装置、清扫装置，利用框架将齿轮联系起来，以第一、第二电机驱动清扫刷与升降电机，刷头连接转动电机固定轴，吸尘风机处于顶板，集中清理灰尘。

3.2.2装置清扫过程

清扫装置获得清扫信号，驱动电机可驱动主轮运行在光伏板两侧轨道上，上部设置框架，达到光伏板需清扫位置，即可驱动电机，将底部刷头显示出来，利用升降梯、螺旋杆等，连接刷头与上部框架，使其顺利清扫。整体操作过程中，需控制伸缩杆降低参数，确保毛刷处于恰当位置，以免过低或过高影响清理效率，以此开始刷头操作。

3.3定期开展设备巡检

定期开展设备巡检，对发生故障的设备要及时检修或更换，保证设备处于稳定、安全的工作环境中，防止因散热问题引起故障。对于高耗能的备品备件，要按照3年的平均消耗量来确定其最低和最大库存量，而轮换的备件要按照维修周期来确定，以保证光伏电站全年维修需要。

当设备出现异动及备品改型时，运维管理人员应及时修改备品备件存储定额清册，统计被淘汰的备品备件并进行报废处理。对光伏发电系统的负荷状况进行监控与智能分析，及时发现解决过载、欠载等问题。针对过载问题可以采取增加设备容量和优化负载分布等方法来解决，通过调节逆变器的输出功率和优化光伏阵列布局，可以有效地解决欠载问题。逆变器可以采用光伏专用断路器，这种断路器配备RS-485接口，能够远程操控，还能够查看断路器的分合状态。光伏电站通常对断路器灭弧效果的要求很高，可实现零飞弧，同时具备过欠压时功能，可有效应对恶劣气候条件下出现的光伏电站过欠压问题。

3.4多元分析技术

通过数字化、信息化技术平台，实现对光伏电站的信息采集、传输、接收、处理等环节的统一管理，分布式光伏电站的设备信息、状态监测、自动保护等子系统有效集成，能够对光伏电站数据网络的共享与远程开展进行集中监控。针对天气多变地区，建立基于气象学理论的天气预报系统，实现对未来几小时甚至几天天气状况的预报，密切注意气象变化，在强降水之前增加临时排水设施，加强设备管理和检查。采用无人机技术获取的测量数据需进行二次分析校验，将初步获取的实测资料经网络传送至计算机进行比对和校验，并将其载入自动建模系统中，设定参数后自动生成3D仿真模型，与建筑信息模型（BIM）技术结合，为开展光伏电站运维工作提供数据支持。

结束语

随着现代化经济建设与发展，光伏发电的应用越来越广泛，分布式光伏电站建设规模相对较小但较为分散，其发电设备在长期运行后不可避免会出现老化等问题，容易产生故障影响电站发电效率。因此，电站运维工作存在一定难度。在分布式光伏电站运维工作中，自动化与智能化技术已成为一种重要手段，运用先进技术优化运维工作，对提高分布式光伏电站发电质量具有重要现实意义。

参考文献

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