光伏電站的運行和維護

第1頁二○一一年八月光伏并網(wǎng)電站的運行和維護光伏TCO電站一、光伏電站的發(fā)電原理光伏發(fā)電是指利用太陽能電池這種半導體電子器件的P-N結光生伏打效應原理有效地吸收太陽光輻射能，通過轉換裝置使之轉變成電能的直接發(fā)電方式，是當今太陽光發(fā)電的主流，具有可再生、無污染等優(yōu)勢。一、光伏電站的發(fā)電原理P-N結的光生伏打效應發(fā)電原理光生伏打效應就是當物體受到光照時，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應。半導體太陽能電池的發(fā)電過程概括為4點：1、收集太陽光使之照射到太陽能電池表面。2、太陽能電池吸收具有一定能量的光子，激發(fā)出光生載流子——電子-空穴對。3、電性相反的光生載流子在太陽能電池P-N結內(nèi)建電場的作用下，電子-空穴對被分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，在P-N結兩邊產(chǎn)生異性電荷的積累，從而產(chǎn)生光生電動勢，即光生電壓。4、在太陽能電池P-N結兩側引出電極，并接上負載，則在外電路中即有光生電流通過，從而獲得功率輸出，這樣太陽能電池就把太陽能直接轉換成了電能二、光伏電站的組成第4頁發(fā)電過程

光伏電站是利用一定數(shù)量太陽能電池組件串聯(lián)后接收太陽光將輻射能轉換為一定電壓（逆變器額定電壓）和電流的直流電，再將若干電池組串在匯流箱內(nèi)進行并聯(lián)以提高電流，并聯(lián)后電流達到逆變器額定電流的數(shù)個匯流箱接入一臺并網(wǎng)逆變器，通過并網(wǎng)逆變器將電池組件發(fā)出的直流電逆變成符合電網(wǎng)需求的交流電，經(jīng)過配電裝置后接入電站升壓變壓器，通過變壓器將電壓升高至符合電網(wǎng)要求的電壓等級后，并入電網(wǎng)。組成設備主要設備包括電池組件、匯流箱、逆變器、高低壓配電裝置和變壓器等。二、光伏電站的組成電池組件匯流箱高低壓配電柜逆變器變壓器電網(wǎng)三、光伏電站的主要設備及其功能1、電池組件

太陽能電池的基本單元是“電池片”，一定數(shù)量的電池片通過封裝工藝串聯(lián)在一起形成電池組件。三、光伏電站的主要設備及其功能1、電池組件目前光伏電站常用的電池組件有以下三種：單晶硅電池組件：光電轉換效率為16%左右，是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，堅固耐用，但制作成本高。多晶硅電池組件：制作工藝與單晶硅電池相近，光電轉換效率約15％左右，制作成本比單晶硅電池低。非晶硅電池組件：是新型薄膜式電池組件，制作工藝與單晶硅和多晶硅電池的完全不同，制作成本低。弱光性能優(yōu)于晶硅電池。但光電轉換效率偏低，且衰減較快。三、光伏電站的主要設備及其功能光伏防雷匯流箱安裝于太陽能電池方陣陣列內(nèi)，它的主要作用是將太陽能電池組件串的直流電纜，接入后進行匯流，再與并網(wǎng)逆變器或直流防雷配電柜連接，以方便維修和操作。匯流箱一般具有如下功能和要求：a)防護等級一般為IP65，防水、防灰、防銹、防曬、防鹽霧，滿足室外安裝的要求；b)可同時接入多路電池串列，并可承受電池串列開路電壓；c)直流輸出母線的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；d)可對輸入、輸出電流、電壓及箱內(nèi)溫度進行監(jiān)測。2、光伏防雷匯流箱匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示上圖所示之光伏陣列防雷匯流箱為6路輸入，針對具體設計情況需求，輸入電池串列可相應增加或減少。三、光伏電站的主要設備及其功能3、并網(wǎng)逆變器光伏并網(wǎng)逆變器（下稱逆變器）是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設備。逆變器將光伏方陣產(chǎn)生的直流電（DC）逆變?yōu)槿嗾医涣麟姡ˋC），輸出符合電網(wǎng)要求的電能。逆變器是進行能量轉換的關鍵設備，其效率指標等電氣性能參數(shù)，將直接影響電站系統(tǒng)發(fā)電量。三、光伏電站的主要設備及其功能3、并網(wǎng)逆變器逆變器滿足以下要求：a)并網(wǎng)逆變器的功率因數(shù)和電能質量應滿足電網(wǎng)要求。b)逆變器額定功率應滿足用于海拔高度的要求，其內(nèi)絕緣等電氣性能滿足要求。c)逆變器使用太陽電池組件最大功率跟蹤技術(MPPT)。d)逆變器具有極性反接保護、短路保護、孤島效應保護、過溫保護、交流過流及直流過流保護、直流母線過電壓保護、電網(wǎng)斷電、電網(wǎng)過欠壓、電網(wǎng)過欠頻、光伏陣列及逆變器本身的接地檢測及保護功能等。三、光伏電站的主要設備及其功能4、高低壓配電裝置高、低壓配電裝置主要用于控制站內(nèi)電能的通、斷，分配及交換，一般有380V、10KV、35KV等電壓等級。三、光伏電站的主要設備及其功能5、變壓器變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應原理把交流電壓轉換成相同頻率的另一種交流電壓。其結構的主要部分是兩個（或兩個以上）互相絕緣的繞組，套在一個共同的鐵芯上，兩個繞組之間通過磁場而耦合，但在電的方面沒有直接聯(lián)系，能量的轉換以磁場為媒介。在兩個繞組中，把接到電源的一個稱為一次繞組，建成原方（或原邊），而把接到負載的一個稱為二次繞組，簡稱副方（或副邊）。當原方接到交流電源時，在外施電壓作用下，一次繞組中通過交流電流，并三、光伏電站的主要設備及其功能5、變壓器變壓器按相數(shù)區(qū)分可以分為三相變壓器和單相變壓器；按繞組數(shù)目來區(qū)分，可以分為兩繞組和三繞組變壓器；按冷卻介質分，可以分為油浸式變壓器、干式變壓器（空氣冷卻式）以及水冷式變壓器。在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，其頻率和外施電壓的頻率一致，這個交變磁通同時交鏈者一次、二次繞組，根據(jù)電磁感應定律，交變磁通在原、副繞組中感應出相同頻率的電勢，副方有了電勢便向負載輸出電能，實現(xiàn)了能量的轉換。利用一次、二次繞組匝數(shù)的不同及不同的繞組聯(lián)接法，可使原、副方有不同的電壓、電流和相數(shù)。四、光伏電站的運行光伏發(fā)電是將太陽輻射能直接轉化為電能，不依靠其他介質的物理或化學變化。因此其運行方式比較其他傳統(tǒng)能源簡單許多。并網(wǎng)逆變器根據(jù)電池組件接收太陽輻射產(chǎn)生的電流大小自動并網(wǎng)或斷開，實現(xiàn)了電站并網(wǎng)和解列的自動進行。光伏電站的運行值班方式通常采取兩值運轉，輪班時間根據(jù)電站所處的地域進行確定。光伏電站的運行人員數(shù)量根據(jù)電站容量的大小確定，每值設值長一人。光伏電站運行的特點四、光伏電站的運行光伏電站運行的主要工作：監(jiān)視電站設備的主要運行參數(shù)、統(tǒng)計電站發(fā)電量、接受電網(wǎng)調度指令巡視檢查電站設備的狀態(tài)，檢查電池組件、支架的完好和污染程度、檢查電氣設備的運行情況。根據(jù)電網(wǎng)調度指令和檢修工作要求進行電氣設備停送電倒閘操作。五、光伏電站的日常維護1）光伏組件表面應保持清潔，應使用干燥或潮濕的柔軟潔凈的布料擦拭光伏組件，嚴禁使用腐蝕性溶劑或用硬物擦拭光伏組件；應在輻照度低于200W/m2的情況下清潔光伏組件，不宜使用與組件溫差較大的液體清洗組件；1、組件和支架的維護：2）光伏組件應定期檢查，若發(fā)現(xiàn)下列問題應立即調整或更換光伏組件：

a）光伏組件存在玻璃破碎、背板灼焦、明顯的顏色變化；

b）光伏組件中存在與組件邊緣或任何電路之間形成連通通道的氣泡；

c）光伏組件接線盒變形、扭曲、開裂或燒毀，接線端子無法良好連接。3）光伏組件上的帶電警告標識不得丟失。五、光伏電站的日常維護5）在無陰影遮擋條件下工作時，在太陽輻照度為500W/m2以上，風速不大于2m/s的條件下，同一光伏組件外表面（電池正上方區(qū)域）溫度差異應小于20℃。裝機容量大于50kWp的光伏電站，應配備紅外線熱像儀，檢測光伏組件外表面溫度差異。6）使用直流鉗型電流表在太陽輻射強度基本一致的條件下測量接入同一個直流匯流箱的各光伏組件串的輸入電流，其偏差應不超過5%。7）支架的所有螺栓、焊縫和支架連接應牢固可靠，表面的防腐涂層，不應出現(xiàn)開裂和脫落現(xiàn)象，否則應及時補刷。1、組件和支架的維護：4）使用金屬邊框的光伏組件，邊框和支架應結合良好，兩者之間接觸電阻應不大于4Ω，邊框必須牢固接地。五、光伏電站的日常維護1)直流匯流箱不得存在變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，箱體外表面的安全警示標識應完整無破損，箱體上的防水鎖啟閉應靈活；2、匯流箱的維護：2)直流匯流箱內(nèi)各個接線端子不應出現(xiàn)松動、銹蝕現(xiàn)象；3)直流匯流箱內(nèi)的高壓直流熔絲的規(guī)格應符合設計規(guī)定；4)直流輸出母線的正極對地、負極對地的絕緣電阻應大于2兆歐。5)直流輸出母線端配備的直流斷路器，其分斷功能應靈活、可靠。6)直流匯流箱內(nèi)防雷器應有效。五、光伏電站的日常維護2、直流配電柜的維護：1）直流配電柜不得存在變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，箱體外表面的安全警示標識應完整無破損，箱體上的防水鎖開啟應靈活；2）直流配電柜內(nèi)各個接線端子不應出現(xiàn)松動、銹蝕現(xiàn)象；3）直流輸出母線的正極對地、負極對地的絕緣電阻應大于2兆歐；4）直流配電柜的直流輸入接口與匯流箱的連接應穩(wěn)定可靠；5）直流配電柜的直流輸出與并網(wǎng)主機直流輸入處的連接應穩(wěn)定可靠；6）直流配電柜內(nèi)的直流斷路器動作應靈活，性能應穩(wěn)定可靠；7）直流母線輸出側配置的防雷器應有效。五、光伏電站的日常維護·3、逆變器的維護：1）逆變器結構和電氣連接應保持完整，不應存在銹蝕、積灰等現(xiàn)象，散熱環(huán)境應良好，逆變器運行時不應有較大振動和異常噪聲；2）逆變器上的警示標識應完整無破損；3）逆變器中模塊、電抗器、變壓器的散熱器風扇根據(jù)溫度自行啟動和停止的功能應正常，散熱風扇運行時不應有較大振動及異常噪音，如有異常情況應斷電檢查。4）定期將交流輸出側（網(wǎng)側）斷路器斷開一次，逆變器應立即停止向電網(wǎng)饋電。5）逆變器中直流母線電容溫度過高或超過使用年限，應及時更換。五、光伏電站的日常維護4、交流配電柜的維護：3）母線接頭應連接緊密，無變形，無放電變黑痕跡，絕緣無松動和損壞，緊固聯(lián)接螺栓無生銹；4）手車、抽出式成套配電柜推拉應靈活，無卡阻碰撞現(xiàn)象；動靜頭與靜觸頭的中心線應一致，且觸頭接觸緊密；5）配電柜中開關，主觸點無燒溶痕跡，滅弧罩無燒黑和損壞，緊固各接線螺絲，清潔柜內(nèi)灰塵。1）確保配電柜的金屬架與基礎型鋼應用鍍鋅螺栓完好連接，且防松零件齊全；2）配電柜標明被控設備編號、名稱或操作位置的標識器件應完整，編號應清晰、工整；五、光伏電站的日常維護6）把各分開關柜從抽屜柜中取出，緊固各接線端子。檢查電流互感器、電流表、電度表的安裝和接線，手柄操作機構應靈活可靠性，緊固斷路器進出線，清潔開關柜內(nèi)和配電柜后面引出線處的灰塵。4、交流配電柜的維護：7）低壓電器發(fā)熱物件散熱應良好，切換壓板應接觸良好，信號回路的信號燈、按鈕、光字牌、電鈴、電筒、事故電鐘等動作和信號顯示應準確。8）檢驗柜、屏、臺、箱、盤間線路的線間和線對地間絕緣電阻值，饋電線路必須大于0.5MΩ；二次回路必須大于1MΩ。五、光伏電站的日常維護5、干式變壓器維護：

a.運行剛開始后，必須特別注意檢査下列各點：

(1)有無異常聲音、異常振動。

(2)有無異常氣味

(3)有無由于局部過熱、有害氣體等造成變色。

(4)房屋或柜內(nèi)的溫度是否特別高。

(5))通風、換氣狀態(tài)是杏正常，風冷式澆注形變壓器的風冷裝置是否正常運轉，風扇的旋轉的方向是否正確。

b.日常運行過程中的檢查項目：（1）監(jiān)測變壓器的溫度，應經(jīng)常監(jiān)視溫控儀溫度顯示值及風冷系統(tǒng)是否失常并做好相關記錄。及時掌握變壓器運行情況，并注意有無異常聲音及振動。(2)監(jiān)測變壓器電壓、電流(有功、無功)和功率因數(shù)的變動和示值，至少每日一次，發(fā)現(xiàn)異常要查明原因。

五、光伏電站的日常維護5、干式變壓器維護：(3)變壓器三相負載不平衡時，應監(jiān)視最大一相的電流和最高一相的溫度，接線為Yyn0的變壓器允許的最大中性線電流為低壓線電流的25%。Dyn11變壓器允許的最大中性線電流可與低壓線電流相同。

(4)對引線的接頭處，開關接頭處及電纜母線，應監(jiān)視其有無過熱現(xiàn)象，至少每日一次，如有異常應退出運行處理。還需檢查緊固件、連接件是否松動，導電零件以及其它零部件有無生銹腐蝕、脫焊、斷裂的痕跡。如發(fā)現(xiàn)，要采取相應的措施進行處理。

(5)監(jiān)視變壓器繞組表面有無龜裂、炭化和放電痕跡，如有異常要及時運行維護。

五、光伏電站的日常維護(6)檢查時，如果發(fā)現(xiàn)灰塵聚集過多(特別需監(jiān)視變壓器繞組和鐵芯上有無落塵及污染)，則必須清除以保證空氣流通和防止絕緣擊穿，但不得使用揮發(fā)性的清潔劑，特別注意要清潔變壓器的絕緣子、繞組裝配的頂部和底部，并使用壓縮空氣吹凈通風氣道中的灰塵。還需對配有外殼的干式變壓器進行監(jiān)測，檢查是否有異物、水進入變壓器外殼，要經(jīng)常檢查和清掃變壓器外殼。

(7)監(jiān)視異味，隨干式變壓器溫度增高，需檢查有無異味產(chǎn)生，附