分布式光伏发电的运维管理和常见故障原因分析

分布式光伏发电的运维管理和常见故障原因分析

张成军

大唐安徽发电有限公司新能源分公司 安徽省合肥市 230031

【摘 要】伴随着世界能源危机、环境污染等一系列问题越来越严重,开发利用可再生资源问题已经成为了重要的问题。目前我国正在大规模开展分布式光伏电站的开发建设，由于分布式光伏与集中式地面光伏不同，每个建筑物作为独立的发电单元接入电网，相对规模较小，地区分散，不利于集中管理，并网发电后的运行维护存在诸多困难，探索经济高效的运维管理模式，及时消除设备缺陷，是提高发电量、增加电站效益的有效途径。

【关键词】光伏；运维管理；分析 

一、分布式光伏发电概况 

随着传统能源的日益匮乏和环境的日趋恶化，依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响。新能源、可再生能源是未来保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。太阳能是重要的可再生能源，取之不尽，用之不竭，安全经济无污染，太阳能资源的开发利用是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。

随着分布式光伏发电站迅速发展，由于部分项目在施工期间质量把关不严，监督管理不到位，运行维护模式发生改变，导致检修人员不足，维护人员缺乏经验，设备投运后检修不及时，运行维护管理上存在严重缺失。导致部分设备带病工作，设备存在隐患，长期运行影响设备使用寿命，故障缺陷较多，发电效率也会随之降低。

二、光伏电站日常管理

大部分的光伏电站为无人值守的电站，管理人员通过远程监控电站设备的运行情况，同时根据电站的的实际情况来进行分班巡查。按照电站的容量、设备的数量及每天的供电时间综合因素，可设站长和技术人员。电站运维工作人员必须经过专业的操作技能培训，方可上岗工作，严格遵守各项规章制度，提高设备定期巡视质量，如发生突发异常情况时，应立即汇报上级相关部门，服从指挥，尽职履责并严格执行相对应的应急预案。

（一）并网光伏电站的运行管理分析

光伏电站正常运行管理并没有行业标准可以进行借鉴，一定要组织技术工作人员充分结合电站系统与装置现实特点，拟定电站运行和检修规程，同时创建并网光伏电站的有关运行管理体系与装置管理制度，严格绘制系统图，从而有效规范运行程序化的操作，并且在实践工作过程中进行创新与改进，确保装置在设计使用寿命年限内安全、稳定、可靠运行。

（二）光伏电站运维的管理思路

光伏系统的运行与维护应保证系统安全，以及系统不会对人员和环境造成危害，并使系统维持最大的发电量。建立数据统计分析平台和运行分析制度，收集各项运行数据，通过对电站运行期间的相关技术参数进行统计与分析，优化电站发电功率曲线，并结合实际，定期对电站人员进行专业技术培训，不断提高电站运行人员的专业技术水平，确保设备运行的稳定性、可靠性。

三、设备常见故障原因分析和处理

（一）故障类型

施工遗留方面，分布式光伏电站在施工建设过程中，存在不规范行为，部分电站存在遗留问题，如后期未能得到及时处理，设备投运后，会逐步暴露出来。设计方面，由于分布式光伏电站相对比较分散，容量小，在项目施工设计时，未充分考虑到诸多因素的影响，造成设计存在缺陷。运维管理不到位方面，分布式光伏电站相对比较分散，容量小，无形中增加了后期运行维护难度，部分电站的运维人员力量配备不足，设备定期维护不到位，长期运行会发生较多的设备缺陷。其他因素，由于分布式光伏主要利用各类建筑物的屋顶建立的，因此，存在高空坠物损毁光伏发电设备安全隐患，屋顶一般情况下无法实现封闭管理，存在人为因素破坏的风险，另外还存在台风、冰雹等不可抗力造成设备损毁的安全风险。

（二）常见故障原因分析和处理

组件烧毁的处理。灰尘遮蔽达到组件的光线，影响发电量和散热，特别是鸟粪长期不清洗，会形成热斑效应，进而引发火灾，烧毁大阳能光伏板。光伏板必需保持清洁，要定期用水和温和的清洁剂清洗组件，避免使用有溶解力和浓度高的清洁剂。组件的接线盒应定期检查以防老化。

逆变器故障处理。屏幕无显示，无直流输入。引起的原因，有组件电压不够，逆变器工作电压是100V到500V，低于100V时，逆变器不工作。组件电压和太阳能辐照度有关；PV输入端子接反，和别的组串接反；直流开关没有合上或未实际接触；组件串联接头没有接好；短路组件影响，造成其它组串不能正常工作。逆变器无法并网的主要原因，交流开关没有合上，逆变器交流输出端子没有接上，逆变器输出接线端子上排松动等。处理时，用万用表电压档测量逆变器交流输出电压，在正常情况下，输出端子应该有220V或者380V电压，如果没有，依次检测接线端子是否有松动，交流开关是否闭合，漏电保护开关是否断开。

PV过压处理。直流电压过高报警可能原因，组件串联数量过多，造成电压超过逆变器的电压。因为组件的温度特性，温度越低，电压越高。单相组串式逆变器输入电压范围是100-500V，建议组串后电压在350-400V之间，三相组串式逆变器输入电压范围是250-800V，建议组串后电压在600-650V之间。在这个电压区间，逆变器效率较高，早晚辐照度低时也可发电，但又不至于电压超出逆变器电压上限，引起报警而停机。

隔离故障处理。光伏系统对地绝缘电阻小。太阳能组件，接线盒，直流电缆，逆变器，交流电缆，接线端子等地方有电线对地短路或者绝缘层破坏。PV接线端子和交流接线外壳松动，导致进水。处理时，断开电网及逆变器，依次检查各部件电线对地的电阻，找出导致绝缘低的故障点，并进行更换或维修。

逆变器硬件故障处理。可能原因为逆变器电路板、检测电路、功率回路、通讯回路等电路有故障。处理时，把直流端和交流端全部断开，让逆变器断电30分钟以上，重新开机后如能自动恢复说明自检已复位，可以正常运行使用，如果不能恢复，及时联系专业技术人员现场检查处理。

四、光伏发电系统维护

在所有影响发电能力的因素中，灰尘是第一大杀手。灰尘对光伏电站的影响有：通过遮蔽达到组件的光线，影响发电量和散热，从而影响转换效率；具备酸碱性的灰尘长时间沉积在组件表面，侵蚀板面造成板面粗糙不平，有利于灰尘的进一步积聚，同时增加了阳光的漫反射。所以组件需要定期擦拭清洁。现阶段光伏电站的清洁主要有，洒水车，人工清洁，机器人三种方式。

在分布式光伏电站主要建设在相对较多的建筑物环境中，周围如果有高大建筑物，会对组件造成阴影，设计时应尽量避开。根据电路原理，组件串联时，电流是由最少的一块决定的，因此如果有一块有阴影，就会影响这一路组件的发电功率。当组件上有积雪时，也会影响发电，必须尽快扫除。注意检查光伏板周边环境，是否有遮挡物，影响太阳光照射通道。应每季度检查一次各太阳能电池组件的封装及接线接头，如发现有封装开胶进水、电气元件变色及接头松动、脱线、腐蚀等，应及时进行处理。

分布式光伏电站应建立完整的应急机制。对可能发生的各类事故进行分析，做好事故预想，制订事故应急预案，定期进行事故应急预案演练，保证电站运维人员熟练掌握事故应急处理流程，并做好事故应急预案演练总结。确保在发生异常时，运维人员能够及时正确处理，有效防止不安全因素的发生和事故进一步扩大。

结语

随着分布式光伏发电的迅速发展，完善其运维管理机制，加强故障原因分析和处理，对提高分布式光伏发电系统的能效尤为重要。针对分布式光伏发电的运行维护，对不同的分布式光伏发电投资主体的运维决策提出建议。解决分布式光伏发电的运维管理问题，提高故障消缺效率，为分布式光伏发电的进一步发展提供技术支撑。

参考文献

[1]《光伏发电系统的运行与维护》付新春 静国梁 2015

[2]《光伏发电工程技术》詹新生 吉智 2013-2-023