光伏電站運維及增值管理的研究及運用

雷紅波

【摘要】如今，隨著人類社會的發(fā)展對能源的需求日益增長，能源逐漸與人們日常生活緊密的聯系在一起。然而，人類在享受傳統(tǒng)能源帶來的諸多利益的同時，隨之而來的是一系列無法避免的能源安全挑戰(zhàn)，能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環(huán)境污染等問題威脅著人類的生存和發(fā)展。隨著光伏電站大規(guī)模建設和陸續(xù)并網，運維工作已成為電站管理的核心內容。運維工作不僅關系到光伏電站穩(wěn)定運行、達到規(guī)定發(fā)電目標，更關系到運維成本、投資價值及最終收益。因此，我們很有必要深入探討我國光伏電站運維管理模式以及增值管理的研究具有重要意義。

【關鍵詞】光伏電站；運維管理；增值服務

光伏電站運維是以保障光伏電站安全運行為基礎，通過科學評估、預防性維護、周期性維護以及定期的設備性能測試等手段，經濟有效的對電站進行管理，以保障整個光伏電站的安全、穩(wěn)定、高效運行，從而保證投資者的收益回報，也是電站交易、再融資的基礎。因此，光伏電站運維及電站資產增值的管理是光伏能源發(fā)展的首要目標。

1、光伏發(fā)電的優(yōu)勢

隨著傳統(tǒng)能源的枯竭，光伏發(fā)電將成為新的能源供應主體。由此可知，光伏發(fā)電勢必會在今后的能源領域占據重要地位。太陽能光伏發(fā)電的過程沒有機械轉動部件，操作維護簡單，運行穩(wěn)定可靠，維護成本低。光伏發(fā)電不使用任何燃料，故而實現了溫室氣體和其他廢氣達到零排放。無污染、無噪聲、清潔環(huán)保且不受能源枯竭和煤炭市場波動等因素的影響，與風能、潮汐能、生物質能等新型發(fā)電方式相比，太陽能發(fā)電技術絕對是具有可持續(xù)發(fā)展的理想可再生能源發(fā)電方式。沒有地域限制，分布廣泛且取之不盡，用之不竭。電池組件結構簡單，體積小，重量輕，便于運輸和安裝。太陽能覆蓋了地球的任意一個角落，發(fā)出的電可就地供電、余量上網，避免了長途輸電，降低了輸電成本。同時，光伏發(fā)電系統(tǒng)建設周期短，根據用電負荷大小其裝機容量大小可調，極易組合、擴容。

2、國內光伏電站運維的不足

近幾年，國內光伏發(fā)電項目快速發(fā)展，而后期電站的運營維護沒有受到重視，尤其前期設計、施工時，沒有充分考慮光伏運維的需求，缺少光伏的運維措施配置和經驗。目前光伏電站運維主要存在以下幾大問題。（1）電站安全管理問題，從業(yè)人員混雜，朱進行職業(yè)技能培訓和指導，安全意識淡薄，缺乏有效的安全監(jiān)督；（2）員工無光伏經驗且無成熟的光伏運維管理體系借鑒，運維方法缺少科學依據；（3）新興新能源產業(yè)，專業(yè)技術人才的缺口較大；（4）光伏運維缺乏標準、技術和規(guī)范的支持；（5）缺乏有效的預測手段，電站運維效果預期難以評價；（6）缺乏光伏運維一站式管理手段，運維人員很難及時發(fā)現故障或系統(tǒng)缺陷。

3、一站式光伏運維及增值管理模式研究

目前國內光伏電站存在系統(tǒng)安裝布置分散、系統(tǒng)發(fā)電能效低下、故障點未能及時反饋、運維方法不當等問題，如何選擇最佳光伏運行方案及運維管理模式，一站式光伏電站運維模式將很好的解決這些問題。一站式遠程光伏運維管理監(jiān)控系統(tǒng)具備能效分析、組件工作狀態(tài)監(jiān)控、組串與逆變器匹配性監(jiān)控、組件清潔度監(jiān)控、故障提醒和原因分析、系統(tǒng)匹配性分析、運維事件記錄等功能，采取無線數據傳輸及遠程監(jiān)控策略，向運維人員實時反饋真實、直觀、有效地系統(tǒng)信息和運維需求指令，實現光伏發(fā)電站資產的保值和增值。

3.1 組件表面清潔度評估系統(tǒng)

灰塵、鳥糞、油污等覆蓋在光伏組件表面，遮擋了較大部分的光照，對光伏電站發(fā)電效率有較大的影響。例如，北方干旱少雨地區(qū)，風沙較多，如沒有采取有效地清潔，光伏電站的發(fā)電效率下降高達45%以上，嚴重影響光伏電站的利用價值。因此，有必要對光伏組件的清潔度進行監(jiān)控評估，給運維人員反饋光伏組件實時的清潔程度，運維人員將根據實際情況安排組件清潔工作。目前，針對光伏組件表面的清潔度評估問題，基本靠人的視覺去主觀判斷，無法評價灰塵、鳥糞、油污等光伏組件表面的附著物對光伏電站發(fā)電效率的影響程度，也無法合理地安排光伏組件清潔工作?？紤]到清潔成本和提高發(fā)電帶來的收益進行比較，設置清潔度等級（0～100%），用戶可以根據光伏電站所在地區(qū)特點和實際需求設置一個最優(yōu)的清潔度臨界點作為運維需求告警點。

3.2 組件匹配性分析

由于光伏逆變都是采取MPPT最大功率點跟蹤的控制策略，光伏電站同一逆變器直流輸入端口并聯的光伏組串電壓存在偏差，組串工作電壓相互間影響，各組串無法跟蹤到最大功率點從而造成輸出功率下降，即各組串都無法實現最大功率跟蹤的目標。在運維管理中心設置各光伏組串電壓偏差監(jiān)控功能，智能分析組串電壓偏差大小及確定問題組串的編號，如某組串電壓與平均值偏差大于3%時，即向運維人員發(fā)出告警信號，可有助于運維人員及時發(fā)現隱患并快速解決問題，避免對光伏電站能效輸出的影響。

3.3 光伏電站效率分析

影響光伏發(fā)電站發(fā)電量的關鍵因素主要是系統(tǒng)效率，系統(tǒng)效率主要考慮的因素有：光伏組件表面灰塵遮擋損失、溫度影響損失、光伏組件的匹配損失、逆變器的功率損耗、線路損耗、其它配電設備的損耗、交直流部分線纜功率損耗、跟蹤系統(tǒng)的精度、其它雜項損失。光伏運維管理中心實時監(jiān)控光伏工作狀態(tài)，比較實際值與理論值的偏差，分析產生偏差的主要因素，是否為可接受的正常范圍內。如某一影響因素超出了正常范圍，監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出警告信息，及時通知運維管理人員，并提示可能存在的問題及具體位置。

3.4 功能及價值

通過對光伏電站能效優(yōu)化方法和運維管理策略的理論方法的研究，搭建多種光伏電站運行模式實驗平臺，探尋最佳的系統(tǒng)優(yōu)化及運維方法。光伏電站運維中心可以管理投資者自己持有的光伏電站，也可以代理管理其它業(yè)主委托管理的光伏電站，對所管理的所有光伏電站進行“一站式”管理。根據不斷積累的運維經驗和運維試驗評估報告，編制光伏電站運維管理規(guī)范或手冊，作為運維人員培訓和指導生產的依據。

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