太阳能光伏发电系统可靠性分析

吴驰凯，唐可伟

（攀枝花市攀钢设计研究院有限公司，四川 攀枝花 617000）

随着我国社会经济的发展，对于石化能源的消耗不断增大，这对于环境的污染也愈加严重。在这样的背景下，急需通过寻找清洁、可循环的资源去代替石化能源。太阳能作为一种可再生、无污染的能源，其开发的水平受到了国际社会广泛的关注。因此，本文对太阳能光伏发电系统的可行性展开研究，这对于提高太阳能光伏发电技术的水平，确保光伏发电系统的可靠性具有重要意义。

1 光伏发电系统的结构及特点

光伏发电系统是可直接将光能转化为电能的一种发电系统。根据不同的特点，太阳能光伏发电可分为光伏发电、光热发电。

太阳能光伏发电也指太阳能发电，即可简称为“光电”。光电是利用半导体的光伏特性，将光能直接转化为电能的一种新型技术。

近年来，随着我国科学技术的不断发展，光电技术的应用也越来越完善和成熟。其中，太阳能电池在经过串联、封装后可形成电磁组件，并加强控制器，即可组成光伏发电装置。由于光伏发电系统具有的优点，已被我国广泛应用于电力发电事业中。光伏发电主要具有以下特点。

（1）无转动部件，使得系统运行无噪音。

（2）不排放废水，无空气污染。

（3）维修费用低，维修保养作业简单。

（4）无工质消耗，运行安全可靠。

（5）电池使用寿命长。

（6）启动快，在有阳光的情况下，即可发电。

（7）适用范围广，如工厂、变电站、居民楼。

（8）建设周期短，安装简单。

（9）建设规模可大可小。

2 影响光伏系统可靠性的因素

2.1 光电元器件失效

众所周知，光电系统由大量的子系统和电子元器件组成，元器件失效已成为降低光电系统可靠性的主要因素。包括电磁元件、电感元件、电容元件、电阻元件、连接器件、通信元件、二极管、继电器、运算放大器、功率管、太阳能电磁等。若其中1个元器件失效，并未能及时排除和维护的情况下，则可能影响整个系统的安全和可靠性。因此，在日常工作中，为了保证光电系统的可靠性，就必须提高元器件维修、保养的工作水平，

保证元器件正常运行。

2.2 系统设计存在不足

光伏系统设计主要有软件系统和硬件系统2部分，其中软件系统的设计存在不足，主要是由于系统程序运行存在错误，如跑偏等，使得软件系统无法正常运行。并且，软件系统所使用的控制方法不合理和不规范，也可能导致软件系统无法正常运行，影响光伏发电系统的可靠性。若软件系统发生故障，未能及时进行维护和修复，将直接影响整个光伏系统的正常运行。另一方面，硬件系统的设计主要是电路的设计，其存在的设计不足主要是由于部分硬件设计部门为了降低成本，采用假冒劣质的材料，使得元器件生产存在质量问题。

2.3 系统维修和使用不当

光电系统维修和使用不当已成为影响系统使用寿命的主要因素，降低了光电系统的可靠性。例如，我国西北地区，由于当地居民缺乏光电产品的维护、保养和使用的知识，在用户供电不足的情况下，直接从蓄电池取电，这使得继电器的电力长期不饱满，在亏电的状态下，导致系统运行失效。此外，部分用户并未设置避雷装置，在雷雨天时，可能导致系统因受到雷击而发生损坏，影响系统的正常运行，难以保证光伏发电系统的可靠性和安全性。

3 确保光伏发电系统可靠性的几点思考

3.1 确保选用元器件的质量

元器件的质量不仅直接影响到光伏发电系统的性能，还能够提升光伏发电系统硬件系统运行的可靠性。为了确保选用元器件的质量，就必须加强元器件采购的管理力度。

首先，企业应做好采购元器件的工作，确保所购元器件的质量，应杜绝为节约成本而采购质量差的元器件的事件发生，从企业内部做起。在采购时，应进行公开招标的方式，确保元器件材料供应商的实力，提升元器件采购环节工作的质量。

其次，健全元器件采购合同的实施体系，明确合同职责，实施目标管理。

最后，建立元器件进场的检查部门，加强对元器件质量上的控制，形成完整的管理体系。在此情况下，不仅能够保证元器件的质量，确保光伏发电系统的可靠性，还能够提升企业整体的管理水平。

3.2 优化系统设计方案

对系统设计方案进行优化可从两方面开展。一方面，在软件设计上：

首先，需要根据当地光伏发电的环境来编制控制算法，以提高光电系统的最大功率和稳定性作为主要的设计优化方向。

其次，加强逆变网的控制效率，降低其波动，提升光电系统的稳定。

最后，加设容错和纠错软件设计，例如看门狗等，实施监测系统运行的状态，在程序运行故障时，能够自行修复，确保软件系统正常的运行。从而提升光电系统中软件系统运行的稳定性和可靠性，从而保证光电系统的可靠运行。

另一方面，在硬件设计上：

（1）加设光伏发电系统硬件保护的措施，完善系统功能，如安装避雷针、检测电路仪器、过电流、过电压、孤岛等。

（2）在逆变器和交换器的设计中，应更多的采用集成模块和芯片，从而减少元器件，确保系统运行的可靠性。

（3）在电路板设计时，应采用科学合理的手段，避免子电路、电源信号、输入输出信号等受到信号干扰，针对大功率的元器件，应加强散热的能力，如先进的冷水恒温等。

（4）系统核心功能应采用备用电路设计，在相同地方尽可能加设相同功能的电路，在一条电路发生故障时，另一条电路能够正常的运行。从而保证硬件系统能够正常的运行，确保太阳能光伏发电系统的可靠性。

3.3 提升日常维护的工作水平

光电系统在安装完成后，温度和光资源就难以改变。因此，日常的维修和保养工作显得尤为重要，可通过以下几点提升日常的维护工作水平。

（1）确保光伏阵列表面的清洁度。在日常的维护中，应定期对光伏阵列的表面进行清洗，并检查光伏阵列电路情况，对受损电路进行修复，从而保证光伏阵列运行的稳定。

（2）注重电池的保证。根据电池使用的规定，电池在运行时，必须保证温度处于恒温状态，如夏季注意通风，冬季注意保暖。同时还要保证电池始终处于满电的状态。

（3）着重流程和规范。在检修、停机、开机工作时，需要严格按照相关的流程进行，确保操作的规范性，避免人为破坏。

（4）建立相应的制度和标准。当前我国光电系统的可靠性标准还处于探索阶段，笔者建议，我国行业内的专家应共同努力，制订完整的可靠性标准和相关制度，为光电事业的发展奠定基础。

4 结语

综上所述，本文对光伏发电系统的结构及其特点进行分析，并针对影响光伏发电系统可靠性的因素，提出了提升日常维护工作的水平、对系统设计方案进行优化、确保选用元器件的质量三方面优化策略。但系统维修和使用不当、系统设计存在不足、光电元器件失效等问题，依然影响着光伏发电系统的可靠性。因此，在未来的工作中，还需加强对太阳能光伏发电系统可靠性的研究，从而为提升光伏发电系统的可靠性，促进光伏发电事业的发展作出更大的贡献。

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