光伏发电系统的运行和维护

王震

中广核新能源（德州）有限公司 山东德州 253000

1 光伏发电系统原理

光伏组件是光伏系统中负责光电转化的核心设备。光伏电池是指在阳光下的光电转换的半导体P-N结器件。光伏电池就是利用半导体光伏效应制成，是一种能将太阳光直接转换成电能的转换器。光伏电池是利用光激发少数载流子通过P-N结而发电的，在产生电能的过程中，既不发生任何化学变化，也没有机械磨耗；在使用过程中，无噪声，无气味，对环境无污染[1]。

1.1 光伏发电系统的组成

光伏发电系统主要由光伏组件方阵、逆变器、光伏储能部件和交流并网系统等组成，各个部件的功能如下：（1）光伏组件方阵：是由若干光伏组件及支架组成的方阵，支架是光伏阵列的支撑结构，光伏组件方阵可看作是一个中间的媒介，是连接太阳能和电能的设备，将接收到的太阳能转换成电能。（2）逆变器：担负着系统的DC/AC转换，并准确控制转换电压、频率、相位、谐波含量等重要指标，具有最大功率跟踪功能，是把光伏方阵连接到系统的部件。（3）光伏储能部件：由蓄电池组和光伏充放电控制器组成，在“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。（4）交流并网系统：由交流并网柜、升压变压器、SVG无功补偿装置及综合控制系统组成，主要作用是升压及无功动态补偿调度通讯等功能。

1.2 光伏发电系统的控制要求

光伏发电系统的控制难点是逆变器的控制技术，逆变器的控制技术如何直接决定了整个系统的质量如何。光伏发电系统的效率主要体现在光伏组件效率，逆变器的效率，光伏储能部件的效率等。整个光伏发电系统控制的关键技术在于对电池方阵的最大输出功率控制，主要针对于输出的电流进行有效控制，这是一项控制功率的技术，在所有过程中，要进行一个合理的管控，要考虑系统的干扰性，输出波形以及失真的状态等。光伏发电系统中要控制输出电压频率、幅值、相位与电网的电压频率、幅值、相位相同，并跟随电网进行调整及稳态运行。

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]。

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。

2.2 光伏组件的定期维护

由于各地环境存在很大差异，灰尘等物质的累积速度也存在很大不同，因此应针对具体环境制定合适的维护方案。光伏组件的积灰与太阳能电池板的完整情况都是维护的重点，针对特定季节与特定的自然灾害也应制定具体的维护措施，保证光伏组件的工作效率。

2.3 光伏发电系统中蓄电池的运维工作

蓄电池作为光伏发电系统的电能储存装置，要保证电能存储的安全性与稳定性，就应保证蓄电池处于适宜的温度，恶劣环境下应做好保温或散热工作。蓄电池虽然更换的频率不高，但是也应做好检查维护工作，一旦在例行检查中发现蓄电池故障，就应及时更换并做好相应的安全保护措施。蓄电池常规故障有膨胀、干瘪与漏液等，当蓄电池出现此类问题时，应及时查找问题出现的原因，并做好应对措施，在更换合格的蓄电池后，对问题的根源进行检测，避免类似故障的出现。

2.4 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[3]。

2.5 太阳能电池板的热斑问题与处理

太阳能电池板在长期运行中会出现热斑，这些热斑往往是由尘埃、杂质与清洁划痕等引起，这些局部位置往往受热严重导致表面过热烧毁。因此对该类问题除了要做好清洁保养，还应从电池板内部下手，选用性能优良的部件，减少热斑的产生。

2.6 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挡，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。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。

3 结语

综上所述，我国大力发展清洁能源的同时，从光伏发电积累的经验的基础上不断深化和拓展，能够在更加广阔的能源生产中起到关键的作用。同时利用光电系统的原理和特点，对其运行和维护等方面进行研究和讨论，并结合清理方式和方法，有效减少由于热斑现象产生的问题，从而增加光伏系统运行和生产效率，为我国光伏能源发展奠定坚实的基础。