光伏電站的運(yùn)行和維護(hù)

二○一○年十一月光伏并網(wǎng)電站的運(yùn)行和維護(hù)生產(chǎn)運(yùn)維部1當(dāng)前第1頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)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(dǎo)體電子器件的P-N結(jié)光生伏打效應(yīng)原理有效地吸收太陽光輻射能，通過轉(zhuǎn)換裝置使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽光發(fā)電的主流，具有可再生、無污染等優(yōu)勢。當(dāng)前第2頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)一、光伏電站的發(fā)電原理P-N結(jié)的光生伏打效應(yīng)發(fā)電原理光生伏打效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢和電流的一種效應(yīng)。半導(dǎo)體太陽能電池的發(fā)電過程概括為4點(diǎn)：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(jié)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(jié)兩邊產(chǎn)生異性電荷的積累，從而產(chǎn)生光生電動(dòng)勢，即光生電壓。4、在太陽能電池P-N結(jié)兩側(cè)引出電極，并接上負(fù)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(zhuǎn)換成了電能當(dāng)前第3頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)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(zhuǎn)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(jìn)行并聯(lián)以提高電流，并聯(lián)后電流達(dá)到逆變器額定電流的數(shù)個(gè)匯流箱接入一臺(tái)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(shè)備主要設(shè)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。當(dāng)前第4頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)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)當(dāng)前第5頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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。當(dāng)前第6頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24％，是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，堅(jiān)固耐用，使用壽命最高可達(dá)25年，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(zhuǎn)換效率約12％左右，制作成本比單晶硅電池低，但壽命比單晶硅電池短。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(zhuǎn)換效率偏低，且衰減較快。當(dāng)前第7頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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(jìn)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(hù)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(shí)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(fù)極對地、正負(fù)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(jìn)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(shè)計(jì)情況需求，輸入電池串列可相應(yīng)增加或減少。當(dāng)前第8頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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(shè)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(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，其效率指標(biāo)等電氣性能參數(shù)，將直接影響電站系統(tǒng)發(fā)電量。當(dāng)前第9頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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(zhì)量應(yīng)滿足電網(wǎng)要求。b)逆變器額定功率應(yīng)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(shù)(MPPT)。d)逆變器具有極性反接保護(hù)、短路保護(hù)、孤島效應(yīng)保護(hù)、過溫保護(hù)、交流過流及直流過流保護(hù)、直流母線過電壓保護(hù)、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(hù)功能等。當(dāng)前第10頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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。當(dāng)前第11頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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(yīng)原理把交流電壓轉(zhuǎn)換成相同頻率的另一種交流電壓。其結(jié)構(gòu)的主要部分是兩個(gè)（或兩個(gè)以上）互相絕緣的繞組，套在一個(gè)共同的鐵芯上，兩個(gè)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(zhuǎn)換以磁場為媒介。在兩個(gè)繞組中，把接到電源的一個(gè)稱為一次繞組，建成原方（或原邊），而把接到負(fù)載的一個(gè)稱為二次繞組，簡稱副方（或副邊）。當(dāng)原方接到交流電源時(shí)，在外施電壓作用下，一次繞組中通過交流電流，并當(dāng)前第12頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)三、光伏電站的主要設(shè)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(zhì)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(gè)交變磁通同時(shí)交鏈者一次、二次繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，交變磁通在原、副繞組中感應(yīng)出相同頻率的電勢，副方有了電勢便向負(fù)載輸出電能，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)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)。當(dāng)前第13頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)四、光伏電站的運(yùn)行光伏發(fā)電是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)化為電能，不依靠其他介質(zhì)的物理或化學(xué)變化。因此其運(yùn)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(dòng)并網(wǎng)或斷開，實(shí)現(xiàn)了電站并網(wǎng)和解列的自動(dòng)進(jìn)行。光伏電站的運(yùn)行值班方式通常采取兩值運(yùn)轉(zhuǎn)，輪班時(shí)間根據(jù)電站所處的地域進(jìn)行確定。光伏電站的運(yùn)行人員數(shù)量根據(jù)電站容量的大小確定，每值設(shè)值長一人。光伏電站運(yùn)行的特點(diǎn)當(dāng)前第14頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)四、光伏電站的運(yùn)行光伏電站運(yùn)行的主要工作：監(jiān)視電站設(shè)備的主要運(yùn)行參數(shù)、統(tǒng)計(jì)電站發(fā)電量、接受電網(wǎng)調(diào)度指令巡視檢查電站設(shè)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(shè)備的運(yùn)行情況。根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令和檢修工作要求進(jìn)行電氣設(shè)備停送電倒閘操作。當(dāng)前第15頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)1）光伏組件表面應(yīng)保持清潔，應(yīng)使用干燥或潮濕的柔軟潔凈的布料擦拭光伏組件，嚴(yán)禁使用腐蝕性溶劑或用硬物擦拭光伏組件；應(yīng)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(hù)：2）光伏組件應(yīng)定期檢查，若發(fā)現(xiàn)下列問題應(yīng)立即調(diào)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(biāo)識(shí)不得丟失。當(dāng)前第16頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)5）在無陰影遮擋條件下工作時(shí)，在太陽輻照度為500W/m2以上，風(fēng)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(yīng)小于20℃。裝機(jī)容量大于50kWp的光伏電站，應(yīng)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(qiáng)度基本一致的條件下測量接入同一個(gè)直流匯流箱的各光伏組件串的輸入電流，其偏差應(yīng)不超過5%。7）支架的所有螺栓、焊縫和支架連接應(yīng)牢固可靠，表面的防腐涂層，不應(yīng)出現(xiàn)開裂和脫落現(xiàn)象，否則應(yīng)及時(shí)補(bǔ)刷。1、組件和支架的維護(hù)：4）使用金屬邊框的光伏組件，邊框和支架應(yīng)結(jié)合良好，兩者之間接觸電阻應(yīng)不大于4Ω，邊框必須牢固接地。當(dāng)前第17頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)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(biāo)識(shí)應(yīng)完整無破損，箱體上的防水鎖啟閉應(yīng)靈活；2、匯流箱的維護(hù)：2)直流匯流箱內(nèi)各個(gè)接線端子不應(yīng)出現(xiàn)松動(dòng)、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(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定；4)直流輸出母線的正極對地、負(fù)極對地的絕緣電阻應(yīng)大于2兆歐。5)直流輸出母線端配備的直流斷路器，其分?jǐn)喙δ軕?yīng)靈活、可靠。6)直流匯流箱內(nèi)防雷器應(yīng)有效。當(dāng)前第18頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)2、直流配電柜的維護(hù)：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(biāo)識(shí)應(yīng)完整無破損，箱體上的防水鎖開啟應(yīng)靈活；2）直流配電柜內(nèi)各個(gè)接線端子不應(yīng)出現(xiàn)松動(dòng)、銹蝕現(xiàn)象；3）直流輸出母線的正極對地、負(fù)極對地的絕緣電阻應(yīng)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(yīng)穩(wěn)定可靠；5）直流配電柜的直流輸出與并網(wǎng)主機(jī)直流輸入處的連接應(yīng)穩(wěn)定可靠；6）直流配電柜內(nèi)的直流斷路器動(dòng)作應(yīng)靈活，性能應(yīng)穩(wěn)定可靠；7）直流母線輸出側(cè)配置的防雷器應(yīng)有效。當(dāng)前第19頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)3、逆變器的維護(hù)：1）逆變器結(jié)構(gòu)和電氣連接應(yīng)保持完整，不應(yīng)存在銹蝕、積灰等現(xiàn)象，散熱環(huán)境應(yīng)良好，逆變器運(yùn)行時(shí)不應(yīng)有較大振動(dòng)和異常噪聲；2）逆變器上的警示標(biāo)識(shí)應(yīng)完整無破損；3）逆變器中模塊、電抗器、變壓器的散熱器風(fēng)扇根據(jù)溫度自行啟動(dòng)和停止的功能應(yīng)正常，散熱風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)不應(yīng)有較大振動(dòng)及異常噪音，如有異常情況應(yīng)斷電檢查。4）定期將交流輸出側(cè)（網(wǎng)側(cè)）斷路器斷開一次，逆變器應(yīng)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(yīng)及時(shí)更換。當(dāng)前第20頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)4、交流配電柜的維護(hù)：3）母線接頭應(yīng)連接緊密，無變形，無放電變黑痕跡，絕緣無松動(dòng)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(yīng)靈活，無卡阻碰撞現(xiàn)象；動(dòng)靜頭與靜觸頭的中心線應(yīng)一致，且觸頭接觸緊密；5）配電柜中開關(guān)，主觸點(diǎn)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(chǔ)型鋼應(yīng)用鍍鋅螺栓完好連接，且防松零件齊全；2）配電柜標(biāo)明被控設(shè)備編號、名稱或操作位置的標(biāo)識(shí)器件應(yīng)完整，編號應(yīng)清晰、工整；當(dāng)前第21頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)6）把各分開關(guān)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(jī)構(gòu)應(yīng)靈活可靠性，緊固斷路器進(jìn)出線，清潔開關(guān)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(hù)：7）低壓電器發(fā)熱物件散熱應(yīng)良好，切換壓板應(yīng)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(dòng)作和信號顯示應(yīng)準(zhǔn)確。8）檢驗(yàn)柜、屏、臺(tái)、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1

MΩ。當(dāng)前第22頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)5、變壓器維護(hù)：1）變壓器的溫度計(jì)應(yīng)完好，油溫應(yīng)正常，儲(chǔ)油柜的油位應(yīng)與環(huán)境溫度相對應(yīng)，各部位無滲、漏油。每臺(tái)變壓器負(fù)荷大小、冷卻條件及季節(jié)可能不同，運(yùn)行中的變壓器不能單純以上層油溫不超過允許值為依據(jù)，還應(yīng)根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及在上述情況下與上次的油溫比較。2）套管油位應(yīng)正常，套管外部無破損裂紋、無嚴(yán)重油污、無放電痕跡及其它異?，F(xiàn)象，油質(zhì)應(yīng)為透明、微帶黃色，由此可判斷油質(zhì)的好壞。油面應(yīng)符合周圍溫度的標(biāo)準(zhǔn)線，如油面過低應(yīng)檢查變壓器是否漏油等。油面過高應(yīng)檢查冷卻裝置的使用情況，是否有內(nèi)部故障。

3）變壓器音響應(yīng)正常。正常運(yùn)行時(shí)一般有均勻的嗡嗡電磁聲。如聲音有所異常，應(yīng)細(xì)心檢查，作出正確判斷，并立即進(jìn)行處理當(dāng)前第23頁\共有26頁\編于星期日\19點(diǎn)五、光伏電站的日常維護(hù)5、變壓器維護(hù)：4）變壓器引線應(yīng)無斷股，接頭應(yīng)無過熱變色或示溫片熔化（變色）現(xiàn)象，呼吸器應(yīng)完好，矽膠變色程度不應(yīng)超過3/4。5）有勵(lì)磁調(diào)壓分接開關(guān)的分接位置及電源指示應(yīng)正常；瓦斯繼電器內(nèi)應(yīng)無氣體；變壓器外殼接地、鐵芯接地應(yīng)完好等。6）惡劣天氣時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行特殊檢查。大風(fēng)時(shí)，檢查引線有無劇烈擺動(dòng)，弧垂是否足夠，變壓器頂蓋、套管引線處應(yīng)無雜物；大雪天，各部觸點(diǎn)在落雪后，不應(yīng)立即熔化或有放電現(xiàn)象；大霧天，各部有無火花放電現(xiàn)象等等。當(dāng)前第2