隨著信息自動化的不斷發(fā)展，電站運(yùn)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(biāo)是通過全面采用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電站設(shè)備、生產(chǎn)過程、及管理數(shù)字化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人、技術(shù)、經(jīng)營目標(biāo)和管理方法的集成。那么光伏電站通過哪些指標(biāo)進(jìn)行有效管理呢？

1、電站整體運(yùn)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(biāo)。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(biāo)低于其它光伏電站，可能是因?yàn)殡娬舅谖恢玫奶柲苜Y源條件不同，也可能是電站發(fā)電能力較低，運(yùn)維情況較差。需要進(jìn)一步分析電站的綜合效率指標(biāo)，評估該電站的運(yùn)行水平。

綜合效率分析

光伏電站的綜合效率指標(biāo)是評估電站運(yùn)行水平的關(guān)鍵指標(biāo)，如果電站的綜合效率指標(biāo)低于其他光伏電站，說明該電站的運(yùn)行水平還有提升空間，需要加強(qiáng)電站的運(yùn)維和管理，提高電站的發(fā)電量，進(jìn)一步提高電站收益。接下來可以進(jìn)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(biāo)偏低的主要原因。

在實(shí)際對標(biāo)工作中，一般針對同資源區(qū)的電站進(jìn)行對標(biāo)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(biāo)小于其他光伏電站時，需要優(yōu)先分析逆變器停機(jī)小時數(shù)，排除限電、檢修維護(hù)等因素，分辨出逆變器故障進(jìn)行及時消缺。

逆變器停機(jī)小時數(shù)分析

逆變器停機(jī)小時數(shù)包括故障停機(jī)時間、正常檢修維護(hù)停機(jī)時間和限電停機(jī)時間。逆變器停機(jī)小時數(shù)偏大，可能由以下三個原因?qū)е拢?/p>

1）逆變器故障停機(jī)；

2）逆變器檢修維護(hù)停機(jī)；

3）限電停機(jī)。

在實(shí)際分析逆變器停機(jī)小時數(shù)指標(biāo)時，需要結(jié)合同一時間的逆變器運(yùn)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(jī)，進(jìn)而評估逆變器故障停機(jī)損失電量；而限電和檢修維護(hù)造成的逆變器停機(jī)小時數(shù)則需要結(jié)合電站運(yùn)行記錄進(jìn)行區(qū)分。

電站損耗分析

排除限電、檢修維護(hù)和逆變器設(shè)備故障等因素后，需要進(jìn)一步分析電站的電量損耗，并結(jié)合后面的其他指標(biāo)進(jìn)一步分析電量損耗產(chǎn)生的原因，逐項(xiàng)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(yùn)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(yùn)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(dá)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(biāo)進(jìn)一步分析逆變器所帶電池組串是否正常運(yùn)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(biāo)，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(shí)際正常運(yùn)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(yùn)維水平

通過逆變器輸出功率離散率評估可以找出運(yùn)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(jìn)一步評估運(yùn)行較差的逆變器下所有電池組串的運(yùn)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(jìn)行現(xiàn)場檢測，找到電站存在的具體問題，輔助電站的運(yùn)維工作，使發(fā)電量的提升落到實(shí)處。

在看完光伏電站管理之后，作為光伏電站運(yùn)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(jì)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??；3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(yùn)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(yán)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(jī)渦輪機(jī)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(shí)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(hù)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(jì)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(diǎn)是燃燒速度非?？欤凰查g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(hù)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(jī)械強(qiáng)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(shí)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(diǎn)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(jì)方式。

2、光伏系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)：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(hù)包括對太陽電池陣列和光伏電站廠區(qū)的防護(hù)，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(jī)房的引入線，可以采取多級防護(hù)措施對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。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(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(yùn)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(jì)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(yùn)行時，風(fēng)機(jī)的聲音是穩(wěn)定的，當(dāng)風(fēng)道不暢通或者風(fēng)機(jī)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(xì)微的火花。

4、注意顏色的變化。當(dāng)光伏電站停止運(yùn)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(jī)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?yàn)橄到y(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(yàn)，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。長期跟蹤國內(nèi)外100多個光伏電站運(yùn)行情況，設(shè)計(jì)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(jì)，運(yùn)行維護(hù)有獨(dú)到的理解。