中國儲能網(wǎng)訊：隨著信息自動化的不斷發(fā)展，電站運維的數(shù)字化、智能化和集成化面臨著巨大挑戰(zhàn)。全面集成的數(shù)字化電站其發(fā)展目標是通過全面采用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)電站設(shè)備、生產(chǎn)過程、及管理數(shù)字化，進而實現(xiàn)人、技術(shù)、經(jīng)營目標和管理方法的集成。那么光伏電站通過哪些指標進行有效管理呢？
1、電站整體運行水平分析
等效利用小時數(shù)分析
光伏電站的等效利用小時數(shù)是評估電站發(fā)電能力的重要指標。電站管理者可通過對比等效利用小時數(shù)了解電站的發(fā)電能力。如果電站的等效利用小時數(shù)指標低于其它光伏電站，可能是因為電站所在位置的太陽能資源條件不同，也可能是電站發(fā)電能力較低，運維情況較差。需要進一步分析電站的綜合效率指標，評估該電站的運行水平。
綜合效率分析
光伏電站的綜合效率指標是評估電站運行水平的關(guān)鍵指標，如果電站的綜合效率指標低于其他光伏電站，說明該電站的運行水平還有提升空間，需要加強電站的運維和管理，提高電站的發(fā)電量，進一步提高電站收益。接下來可以進一步分析電站損耗，找出電站等效利用小時數(shù)和綜合效率指標偏低的主要原因。
在實際對標工作中，一般針對同資源區(qū)的電站進行對標分析，因此，當(dāng)某一光伏電站的等效利用小時數(shù)和綜合效率指標小于其他光伏電站時，需要優(yōu)先分析逆變器停機小時數(shù)，排除限電、檢修維護等因素，分辨出逆變器故障進行及時消缺。
逆變器停機小時數(shù)分析
逆變器停機小時數(shù)包括故障停機時間、正常檢修維護停機時間和限電停機時間。逆變器停機小時數(shù)偏大，可能由以下三個原因?qū)е拢?
1）逆變器故障停機；
2）逆變器檢修維護停機；
3）限電停機。
在實際分析逆變器停機小時數(shù)指標時，需要結(jié)合同一時間的逆變器運行狀態(tài)、逆變器交流功率和逆變器發(fā)電量三個參數(shù)聯(lián)合判斷出是否是逆變器故障停機，進而評估逆變器故障停機損失電量；而限電和檢修維護造成的逆變器停機小時數(shù)則需要結(jié)合電站運行記錄進行區(qū)分。
電站損耗分析
排除限電、檢修維護和逆變器設(shè)備故障等因素后，需要進一步分析電站的電量損耗，并結(jié)合后面的其他指標進一步分析電量損耗產(chǎn)生的原因，逐項排除主變、箱變、集電線路、逆變器等設(shè)備性能的問題，并將電站問題的范圍縮小至電池組串級別。
光伏電站對發(fā)電量影響的主要因素包括：光伏組件的匹配損失、組件衰降、溫升損失、設(shè)備部件效率、灰塵遮擋綜合影響等方面，按照光伏發(fā)電系統(tǒng)中的主要設(shè)備來分，光伏電站的損耗主要可分為光伏方陣損耗、逆變器損耗、集電線路及箱變損耗和主變損耗共四類。其中：
1）集電線路及箱變損耗和主變損耗通常與設(shè)備自身性能關(guān)系密切，電量損耗也相對穩(wěn)定，一般集電線路及箱變損耗約為1.5%，主變損耗約為0.6%，需要注意的是，如果集電線路、箱變或主變設(shè)備發(fā)生故障，將會引起很大的電量損失，因此一定要保證其正常、穩(wěn)定運行；
2）逆變器損耗是逆變器在交、直流轉(zhuǎn)換過程中，其內(nèi)部的逆變電路以及相關(guān)器件的損耗，光伏電站運行分析得出的逆變器損耗一般為3%左右，如果大于3%，則需要查看逆變器轉(zhuǎn)換效率是否達到設(shè)備性能要求；
3）光伏方陣是光伏電站電量損耗的重災(zāi)區(qū)，其光伏方陣損耗主要包含了電池組件失配、衰降、溫升、MPPT跟蹤損失、灰塵污漬遮擋損失、直流電纜線損、故障導(dǎo)致的組串電流異常等原因。
逆變器轉(zhuǎn)換效率和光伏方陣轉(zhuǎn)換效率分析
如果電站電量損失主要與設(shè)備本身性能有關(guān)，其損耗主要由設(shè)備性能、轉(zhuǎn)換效率或線損導(dǎo)致，那么，電站的逆變器轉(zhuǎn)換效率和光伏方陣轉(zhuǎn)換效率的分析結(jié)果會相對偏低。逆變器輸出功率離散率和匯流箱組串電流離散率分析
若排除逆變器設(shè)備故障問題，則需要引入逆變器輸出功率離散率和匯流箱組串電流離散率指標進一步分析逆變器所帶電池組串是否正常運行。如果電站同一型號逆變器輸出功率離散率偏大，則說明電站存在輸出功率較低的逆變器，針對輸出功率較低的逆變器查看匯流箱組串電流離散率指標，如果匯流箱組串電流離散率偏高，其原因可能有兩種：一種是匯流箱通訊異常，而電池組串、匯流箱和逆變器實際正常運行；另一種是故障導(dǎo)致的組串電流異常，如電池板損壞、雜草遮擋、MC插頭斷開或損壞、匯流箱保險燒壞等。
2、如何提升運維水平
通過逆變器輸出功率離散率評估可以找出運行水平較差的逆變器，將電站故障問題的范圍縮小至逆變器級別。
然后通過匯流箱組串電流離散率進一步評估運行較差的逆變器下所有電池組串的運行情況，將設(shè)備問題的范圍縮小至組串級，最后使用專業(yè)工具（IV測試儀、熱像儀等）進行現(xiàn)場檢測，找到電站存在的具體問題，輔助電站的運維工作，使發(fā)電量的提升落到實處。
在看完光伏電站管理之后，作為光伏電站運維中最重要的一環(huán)就是事故的預(yù)警及處理，那么我們接著來看一下光伏電站一般都會遇到哪些重大的事故問題……
光伏電站一般安裝在荒郊野外，或者屋頂，自然環(huán)境惡劣，不可避免會遇到天災(zāi)人禍，臺風(fēng)，雪災(zāi)，沙塵等自然災(zāi)害會損壞設(shè)備，老鼠等小動物咬壞設(shè)備，電纜也有可難被小偷剪斷。電站的安全性非常重要。
電，俗稱“電老虎”，是一個看不見、摸不著，在現(xiàn)代人的生活中有具大作用，但又是十分危險的東西。光伏發(fā)電工程，不管是分布式小型電站，還是集中式大型地面電站，都具有一定的危險性，光伏的安全事故并不罕見，此前出于各種原因，很少見諸報道，在蘋果工廠上的光伏電站發(fā)生火災(zāi)后，行業(yè)內(nèi)外一片嘩然。蘋果股價也應(yīng)聲下跌，損失慘重。
火災(zāi)是光伏電站經(jīng)濟效益損失最大的事故，光伏電站一旦發(fā)生火災(zāi)，不能直接用水來滅火，如果是安裝在廠房或者民居屋頂上，還很容易危及人身安全。
光伏電站中的火災(zāi)事故原因很多，主要有以下幾個方面：1）設(shè)備和電纜老化或者故障，造成短路；2）熔斷器、斷路器選型和安裝不當(dāng)，造成直流拉?。?）系統(tǒng)設(shè)計缺陷，電纜或者開關(guān)載流量偏少，選成局部溫度過高；4）施工不當(dāng)，電氣設(shè)備螺絲擰得過松，電纜接頭壓接不牢，選成接頭處接觸電阻過大；或者螺絲擰得過緊，電纜接頭壓接變形，也會選成接頭處接觸電阻過大。
臺風(fēng)、雷擊、冰雪，沙塵等自然災(zāi)害，光伏電站在設(shè)計之初，就要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，自然災(zāi)害對光伏電站的影響，合理設(shè)計和選型。
例如：海南文昌一個光伏電站，受到臺風(fēng)正面襲擊，組件幾乎全部損壞，逆變器廠家為陽光電源集中式逆變器，裝在兩個鋼結(jié)構(gòu)逆變器室，逆變器及時斷開，因而沒有受到損壞。
爆炸事故：光伏電站發(fā)生爆炸事故雖然比較少，但影響大，對運維人員的安全帶來很大的陰影。爆炸主要來自逆變器的里面的IGBT和電容。一個電容爆炸的威力很大，可擊穿2毫米厚的鋼板。光伏電站事故如何防患于未然。合抱之木，生于微毫。任何一起嚴重事故的背后，必然有29次輕微事故和300起未遂先兆，以及1000起事故隱患。這是飛機渦輪機的發(fā)明者德國人帕布斯˙海恩提出的安全法則，被簡稱為“海恩法則”。
實際上，光伏電站并非洪水猛獸，和家用電力體系一樣，存在一定風(fēng)險，但可以通過各種防護措施將事故發(fā)生率降至最低。針對光伏電站安全，要從設(shè)計之初就要考慮周到，從根源上避免事故隱患。由于光伏電站事故原因復(fù)雜，無法一一陳述，下面只說幾個典型例子：
1、采用合適的熔斷器。電氣火災(zāi)的特點是燃燒速度非?？?，一瞬間就會把一個系統(tǒng)的設(shè)備損壞，電氣萬一發(fā)生了火災(zāi)，首先要想辦法迅速切斷火災(zāi)范圍內(nèi)的電源回路。熔斷器俗稱保險絲，在電路發(fā)生短路時，能迅速切斷電路，避免更大的損失，因此在電力行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。但是，如果熔斷器選型不當(dāng)，反而會給系統(tǒng)造成直流拉弧等危害。
（1）熔斷器要選擇合適的額定電流，電流過小容易誤判，電流過大起不到保護作用。
（2）短路、電弧和火花短路的主要原因是載流部分絕緣破壞，如：絕緣老化，耐壓與機械強度下降，過電壓使絕緣擊穿，錯誤操作或?qū)㈦娫赐断蚬收暇€路，惡劣天氣，如大風(fēng)帶來異物撞擊造成線路金屬絕緣層損壞，老鼠或其它小動物咬壞。接觸不良實際上是接觸電阻過大，形成局部過熱，也會出現(xiàn)電弧、電火花，造成潛在的點火源。
（3）匯流箱里面的熔斷器，要配專用直流陶瓷結(jié)構(gòu)的熔芯，和相應(yīng)防火防弧的底座，不可采用裸露的熔芯和PCB板設(shè)計方式。
2、光伏系統(tǒng)防雷設(shè)計：對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)來說，主要應(yīng)防止直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波侵入，對直擊雷的防護包括對太陽電池陣列和光伏電站廠區(qū)的防護，防雷設(shè)備主要采用避雷針和避雷帶。雷電感應(yīng)和雷電波侵入的主要途徑是架空導(dǎo)線和光伏陣列到機房的引入線，可以采取多級防護措施對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進行保護。在匯流箱，逆變器，交流配電柜都安裝防雷器。
光伏系統(tǒng)接地也是非常關(guān)鍵，一方面是系統(tǒng)防雷需要，另一方面是消除設(shè)備靜電，要嚴格按標準來施工，很多分布式光伏工程不是很重視，如果地線沒有裝好，再好的防雷器也沒有用。
3、光伏電站發(fā)生事故的預(yù)兆：相對于危險化學(xué)品倉庫和化工廠而言，光伏電站的安全系數(shù)還是非常高的，只要在前期系統(tǒng)方案設(shè)計充分考慮到氣候因素，選用優(yōu)質(zhì)設(shè)備和重視施工質(zhì)量，可以把事故發(fā)生率控制到最少。任何一次大事故的發(fā)生，事前必定有很多預(yù)兆和小事故，在光伏電站運維中，及時處理這些小問題，消除事故發(fā)生隱患。就可以避免大事故的發(fā)生。
1、檢查設(shè)備，電纜，接頭的溫度是否異常。設(shè)備在設(shè)計時，銅排、電纜、接頭的電流載流量都會留有一定的余量，正常工作時，溫度不會很高，用手可以觸摸紅外線層，當(dāng)發(fā)生電纜老化、絕緣層破壞時，局部溫度會明顯升高。
2、注意電流，電壓的變化。當(dāng)某一條線路，發(fā)電量和別的電路對比時明顯偏低，但沒有陰影，組件也正常，匯流箱顯示電壓低，電流少，就要斷開檢查這條線路，直到完全正常才能接上。
3、注意聲音的變化。逆變器運行時，風(fēng)機的聲音是穩(wěn)定的，當(dāng)風(fēng)道不暢通或者風(fēng)機故障，聲音會有變化。當(dāng)電纜絕緣層破壞時，會有對金屬在放電的聲音，還會產(chǎn)生細微的火花。
4、注意顏色的變化。當(dāng)光伏電站停止運行時，可以拆開設(shè)備外殼，檢測各個器件的顏色是否有變化，如果發(fā)現(xiàn)電器設(shè)備局部顏色有變化，如變黑，應(yīng)該檢測檢查。
5、注意氣味的變化。如果在巡視中，聞到有糊味或者燒焦的味道，應(yīng)該馬上停機檢測。
注意：設(shè)備斷開時，不能馬上用手去觸摸裸露的電纜和銅排等元器件，因為系統(tǒng)存在大容量電容和其它發(fā)熱元器件，要防止電擊和燙傷，靜待30分鐘左右，等放完電和溫度降下來再開始檢修。作者簡介：劉繼茂，深圳晶福源市場部業(yè)務(wù)員，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子研究生。有15年設(shè)備維修工作經(jīng)驗，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設(shè)計工作。長期跟蹤國內(nèi)外100多個光伏電站運行情況，設(shè)計過1000多個并網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)，對設(shè)備的選型，可靠性設(shè)計，運行維護有獨到的理解。
