光伏发电系统的运行和维护探究

赵慧峰

摘要：随着我国科技水平的不断发展，利用太阳能进行发电已经成为了当前主要的光伏发电方法。光伏发电系统可以直接实现光能到电能的转化，不必要通过热能的中转，该系统具有寿命长、可靠性高、清洁与并网发电的优势。基于此，下文将对光伏发电系统的结构构成、光伏发电系统的组成与原理进行分析、说明光伏发电系统的运行与维护方法。同时针对目前光伏发电系统存在的问题，提出一些解决办法。希望对光伏发电企业有所助益。

关键词：光伏发电系统;运行;维护

1 光伏发电系统构成

1.1 逆变器

逆变器主要有自激振荡逆变器及其他类型的振荡逆变器，其中不同的类型有不同的操作原则和模式。此外，根据波形的不同，还可以划分出正方波逆变器和正弦波逆变器两种类型。变频器有它自己的优点。它的功能是非常明确的。其主要作用是通过滤波器、调制、电压升高等一系列措施，将电池的直流电输出转化为正弦波交流电。

1.2 控制器

控制器是一种有效、稳定、安全的设备。通过控制器的使用，大大保证了电池的安全，实现了稳定连续的工作。控制器还能根据负载电源的不同要求合理地产生能量，严格有效地控制电池负载的电源输出，保证整体稳定，提高设备的使用寿命。在光伏电力系统中，控制器是最重要的核心部件，只有保证控制器的质量，才能实现整体的稳定性，其存在的意义不容忽视。控制器的应用有效地避免了短路、雷击等问题，并通过温度补偿保护了系统的安全。

1.3 太阳能光伏电池组件

电池组装是一种重要的设备，主要是太阳能电池通过一定的结构组合和组合，然后采用太阳专用的调质玻璃和密封材料叠层形成，玻璃是一种良好的光传输，强度很高的玻璃，整体性能良好。密封材料提高太阳能电池的性能。其主要功能是抵抗紫外线辐射，有效保护电池各部件的安全，实现稳定工作。可以说电池组件是光伏发电系统中最核心的部分。装置工作对电池的影响非常大，对电池的能量起着重要的作用。多晶硅电池、单晶硅电池和非晶硅电池是三种最常用的光伏电池。

2 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。

3 光伏系统中光伏组件的运行和维护

光伏发电系统中的光伏组件俗称太阳能电池板，是光伏发电系统中的核心部位结构，也是重要组成部分。其将吸收到的太阳能辐射能转换为电能，输送至蓄电池内部作为电能的储备，起到了推动负载工作的作用。光伏电站以及户用光伏系统中光伏组件的运行和维护应该需要注意符合以下几点规定。

3.1 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，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。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）通過人工清洗，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0.4MPa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。

3.2 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。

3.3 光伏系统中蓄电池的运行和维护

电池是光伏系统中储存电能的一部分。电池周围的环境应保证在5°C和25°C之间。最适合，在高温环境下应通风冷却电池，在环境温度较低时，还应采取电池绝缘措施。电池不应定期更换，但也需要定期检查。当检测到的问题足以导致光伏设备的电力传输受到影响时，也需要及时更换电池。一般来说，电池中可能出现的最重要的问题是电池的泄漏、干燥或膨胀等问题。一旦出现类似情况，就应及时处理，并首次调查和查明问题的原因。关于遏制的根本原因。在控制器内，出现直流输出电力时，能够使母线的正负极对接，并且要有2Ω绝缘电阻使用。在对逆变器进行维护过程中，要保持连接的完整程度，同时对结构中出现的灰尘、锈迹和腐蚀等情况，及时进行处理。如果遇到特殊天气造成温度的变化，也要有相应的应对措施，并保持警示标志的完整性和清晰程度。如果遇到逆变器工作停止，但是还没有找到对应的原因时，要对设备进行拍照和记录，通过与厂家的沟通完成修理工作。另外，要保持逆变器的清洁程度，对不同接线端的情况进行处理，同时控制好温度，确保逆变器运行稳定。

3.4 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。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。

3.5 运行模式管理

在设备运行过程中，装置实现了由光伏矩阵直电能向电网交流电能的转变。本系列的逆变器可以以恒功率模式、恒电流模式、恒电压模式以及最大功率点跟踪模式中的其中一种模式运行。系统默的是最大功率点跟踪模式。在系统运行状态下，在设定时间内，假如实测功率低于PPVSTOP，即做出停止向电网输送能量，并且立即跳开交流接触器处理，转为待机状态。在系统运行状态下，假如检测到故障发生，会退出行状态，转为故障状态。比如目前光伏电站中均拥有智能的系统监控后台，对光伏组串的电压和电流，逆变器的各项输入、输出均可进行实时的采集、显示和记录。在監控系统中，通过对不同组串的电流值进行比较可及早快速发现异常组串，进一步结合验收图纸对发生问题的组串进行定位，保证了运维人员可以迅速高效的确认异常组串中存在的问题（组串中是否有组件破损，组件有无被遮挡和线缆是否受损等等），及时进行改进，可节省大量的人力巡检的需要，保证电站的安全有效运行。应加强对运维人员的技术培训，提高技术水平，保证电站的高效运行。

4 结束语

综上所述，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。

参考文献：

[1]张梦.光伏发电系统的运行和维护[J].智能城市，2019，5（04）：50-51.