光伏发电系统的运行和维护

刘胜胜

【摘 要】现如今，随着我国科学技术的快速发展，能源的消耗也逐渐增加。各种环保措施与节能政策的出台，对能源的供给也提出了新的要求。新型清洁能源的发展与利用逐渐增加，风力发电、太阳能发电、水力发电与地热能发电逐渐成为各地新能源的主要发展方向。太阳能取之不尽、用之不竭是清洁能源中应用比较广泛的，文章针对光伏发电项目展开研究，由于该发电系统比较复杂，涉及许多关键技术，对光伏发电系统的运行进行分析，可以提光伏发电系统的稳定性，为后续的维护工作的开展提供指导。

【关键词】光伏发电系统;运行;维护

引言

光伏发电系统通常是指太阳能电池利用太阳能，结合太阳能半导体器件其中的P-N结结构，通过光生伏特效应的原理吸收太阳光中的辐射能源，再通过转换装置将其吸收的光的辐射能转化为电能从输出端输出，完成直接发电的过程。光伏发电在目前是主流发电方式，太阳能半导体材料的制备以及应用也是当今社会普遍的发电研究课题。

1光伏发电系统的组成与原理

光伏发电系统要实现光能到电能的转变，通常包含了蓄电池、光伏方阵、控制器、逆变器、配电柜与太阳光跟踪系统等部分，其中还包含用来聚光的反射镜与聚光透镜。光伏方阵采用光伏模板组成特定形式实现对光能信号的捕捉与积累，在光生伏特效应下，实现在蓄电池两端电荷的累计，形成的电荷在电池两端形成了电动势，完成光能到电能的转变。蓄电池可以实现电能的储存与放电，其中为防止电能储存过多或放电严重的情况，一般添加控制器，控制器保护蓄电池的充放电过程，可以对蓄电池的寿命起到延长的作用。要实现直流电到交流电的转变往往需要添加逆变器，逆变器按应用要求不同常分为正弦逆变器与方波逆变器两种，前者应用范围广，但是成本相对的较高。太阳光跟踪系统可以捕捉太阳光的变化，实现随太阳光转动的目的，保证发电效率的最大化。

2光伏系统中光伏组件的运行和维护

作为光伏发电系统重要的核心结构，太阳能电池板能够对能源进行收集，从而实现电力的输出。当太阳能电池板工作时，将收集到的太阳能辐射，实现电能的转换，然后通过传输设备，储存在蓄电池内，从而有效保证电能的利用，并发挥推动和负载的功能。所以，为有效维护光伏电站运行情况，需要对光伏系统和组成结构进行以下几点的措施保护。

2.1光伏组件的清洗问题

经过长时间的使用，光伏发电系统中的组件和结构，会造成许多灰尘的积累，这就要求定期对光伏组件进行清洁和整理，确保光伏组件和结构干净。由于积累的灰尘会对光伏电站的运行产生巨大的影响，并且灰尘的出现，不仅会阻挡光伏组件吸收太阳能，同时也能阻碍热量传导的进行。如果不及时清理太阳能电池板表面灰尘，会随着不断增加的灰尘，造成太阳能电池板的燃烧。这是由于灰尘具有很低的导热系数，大量的灰尘会增加太阳能电池板的热量，就会出现自燃情况。这就会对光伏组件造成损害， 增加危险的发生概率，同时造成严重的经济浪费，对于光伏组件的清洗工作，要定期并且仔细全面地进行。在我国当前对光伏组件清洗过程中，有四种作为主要的清洗方法：（1） 通过人工清洗，工作人员使用长距离的拖布，使用洗尘剂能够有效地清除灰尘。利用拖布与光电组件表面进行摩擦， 能够出现静电现象，将表面的灰尘和杂质清除干净。但是也会对组件产生压力，从而使组件出现弯曲或损坏，而且也会对收集太阳能产生阻碍，出现的大面积遮盖区域，会降低组件对阳光的吸收。（2）人工水洗方法，使用小于0.4 MPa压力水管，对准组件进行清洗，能够有效避免人工清洗对组件产生的伤害。这种方法的优点是能够有效清除组件表面的灰尘，同时也能减少由于遮盖区域，造成太阳能吸收少的问题。（3） 使用专业的工程清洗车，在维护工程中，可以购买或者租赁使用。（4） 使用机器人进行清理工作，不仅可以对组件表面的灰尘和杂质进行清理，同时能够根据天气的变化，例如雪天情况，实现快速全面的清理工作。在人工智能的控制下，不仅可以降低运行成本，同时能够不间断地进行工作。但是出现的主要缺点，会由于组件边缘，对机器人产生阻碍。

2.2光伏组件的定期检查

作为光伏系统中核心结构，要定期对光伏组件进行检查。由于光伏组件是由玻璃组成的，对损害的玻璃及时的更换和处理，能够确保系统运行稳定。也可以根据其颜色的变化、线盒完整和变形情况做出判断。

3光伏系统中蓄电池的运行和维护

蓄电池是光伏系统中存储电能的部位，当光伏组件将其吸收到的太阳能辐射能进行转换，转换出的电能就通过蓄电池进行储备，蓄电池周围的环境应该保证在5℃～25℃之间最为合适，在气温高的环境下应该通风进行蓄电池的降温，当环境温度较低时也应该进行蓄电池的保温措施。蓄电池不宜经常更换，但是也需要定期检查，当检查出来的问题足以导致光伏设备电能的输送受到影响时，也需要及时对蓄电池进行更换，值得注意的是在更换蓄电池的过程中需要带绝缘手套。一般来说蓄电池可能出现的问题中最为主要的就是蓄电池的漏液，干瘪或者膨胀等问题，一旦出现类似情况应该做及时处理，并第一时间排查寻找导致这一问题出现的原因，在根源上进行遏制。

4光伏发电系统中控制器与逆变器的运维工作

控制器与逆变器作为电能的控制元件，对光伏发电系统的使用来说作用巨大。在相关运行和维护中应做到：控制器的警示标志应清晰，接线端子应燥无锈蚀;控制器内的高压熔断装置应符合要求与相关规定;输出直流电的母线正负极间电阻应不小于2欧姆;逆变器的运维工作与控制器基本相同，特别应注意接线的完整性与积灰的处理。

5热斑现象的产生和避免

在对太阳能电池长期的维护过程中发现，在特殊的环境中会出现热斑情况。这可能是由于积累的灰尘，或者清理时候产生的遮擋，使得太阳能辐射能，不能被光伏设备集中和吸收，从而阻碍光能转换成电能。当受到遮挡的位置温度不断升高，会造成这个区域的光伏组件表面受到的破坏，从而出现热斑现象。通过不断的研究和分析中得知，会由于两种情况，使热斑情况出现在光伏组件中，一种是内阻，另外一种是电池片自身暗流电流。通常从源头开始，使遮挡光电组件的灰尘或其他东西，得到有效地去除，从而减少由于热斑现象造成的破坏。另外，要对电池内部和逆电流情况进行了解，或者增加组件的功能，确保其能够高效的运行。也可以通过提高清理能力，增加机器人的使用，使更多的阻碍物质得到清理，减少热斑的出现情况。

结束语

总之，光伏发电具有清洁无污染、可再生、成本低、工作性能稳定等优势，做好光伏发电系统的运行和维护就显得极为重要，通过分析其内部构成及各器件在运行与维护中的注意事项，可以大幅降低光伏发电系统的故障率，普及光伏发电技术的应用，同时也对保护环境、造福人类有着深远的意义。

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（作者单位：三峡新能源共和发电有限公司）