光伏电站的运行和维护

第1页二○一一年八月光伏并网电站的运行和维护光伏TCO电站一、光伏电站的发电原理光伏发电是指利用太阳能电池这种半导体电子器件的P-N结光生伏打效应原理有效地吸收太阳光辐射能，通过转换装置使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流，具有可再生、无污染等优势。一、光伏电站的发电原理P-N结的光生伏打效应发电原理光生伏打效应就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。半导体太阳能电池的发电过程概括为4点：1、收集太阳光使之照射到太阳能电池表面。2、太阳能电池吸收具有一定能量的光子，激发出光生载流子——电子-空穴对。3、电性相反的光生载流子在太阳能电池P-N结内建电场的作用下，电子-空穴对被分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边，在P-N结两边产生异性电荷的积累，从而产生光生电动势，即光生电压。4、在太阳能电池P-N结两侧引出电极，并接上负载，则在外电路中即有光生电流通过，从而获得功率输出，这样太阳能电池就把太阳能直接转换成了电能二、光伏电站的组成第4页发电过程

光伏电站是利用一定数量太阳能电池组件串联后接收太阳光将辐射能转换为一定电压（逆变器额定电压）和电流的直流电，再将若干电池组串在汇流箱内进行并联以提高电流，并联后电流达到逆变器额定电流的数个汇流箱接入一台并网逆变器，通过并网逆变器将电池组件发出的直流电逆变成符合电网需求的交流电，经过配电装置后接入电站升压变压器，通过变压器将电压升高至符合电网要求的电压等级后，并入电网。组成设备主要设备包括电池组件、汇流箱、逆变器、高低压配电装置和变压器等。二、光伏电站的组成电池组件汇流箱高低压配电柜逆变器变压器电网三、光伏电站的主要设备及其功能1、电池组件

太阳能电池的基本单元是“电池片”，一定数量的电池片通过封装工艺串联在一起形成电池组件。三、光伏电站的主要设备及其功能1、电池组件目前光伏电站常用的电池组件有以下三种：单晶硅电池组件：光电转换效率为16%左右，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，坚固耐用，但制作成本高。多晶硅电池组件：制作工艺与单晶硅电池相近，光电转换效率约15％左右，制作成本比单晶硅电池低。非晶硅电池组件：是新型薄膜式电池组件，制作工艺与单晶硅和多晶硅电池的完全不同，制作成本低。弱光性能优于晶硅电池。但光电转换效率偏低，且衰减较快。三、光伏电站的主要设备及其功能光伏防雷汇流箱安装于太阳能电池方阵阵列内，它的主要作用是将太阳能电池组件串的直流电缆，接入后进行汇流，再与并网逆变器或直流防雷配电柜连接，以方便维修和操作。汇流箱一般具有如下功能和要求：a)防护等级一般为IP65，防水、防灰、防锈、防晒、防盐雾，满足室外安装的要求；b)可同时接入多路电池串列，并可承受电池串列开路电压；c)直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用防雷器；d)可对输入、输出电流、电压及箱内温度进行监测。2、光伏防雷汇流箱汇流箱的电气原理框图如下图所示上图所示之光伏阵列防雷汇流箱为6路输入，针对具体设计情况需求，输入电池串列可相应增加或减少。三、光伏电站的主要设备及其功能3、并网逆变器光伏并网逆变器（下称逆变器）是光伏发电系统中的核心设备。逆变器将光伏方阵产生的直流电（DC）逆变为三相正弦交流电（AC），输出符合电网要求的电能。逆变器是进行能量转换的关键设备，其效率指标等电气性能参数，将直接影响电站系统发电量。三、光伏电站的主要设备及其功能3、并网逆变器逆变器满足以下要求：a)并网逆变器的功率因数和电能质量应满足电网要求。b)逆变器额定功率应满足用于海拔高度的要求，其内绝缘等电气性能满足要求。c)逆变器使用太阳电池组件最大功率跟踪技术(MPPT)。d)逆变器具有极性反接保护、短路保护、孤岛效应保护、过温保护、交流过流及直流过流保护、直流母线过电压保护、电网断电、电网过欠压、电网过欠频、光伏阵列及逆变器本身的接地检测及保护功能等。三、光伏电站的主要设备及其功能4、高低压配电装置高、低压配电装置主要用于控制站内电能的通、断，分配及交换，一般有380V、10KV、35KV等电压等级。三、光伏电站的主要设备及其功能5、变压器变压器是一种静止的电器，它利用电磁感应原理把交流电压转换成相同频率的另一种交流电压。其结构的主要部分是两个（或两个以上）互相绝缘的绕组，套在一个共同的铁芯上，两个绕组之间通过磁场而耦合，但在电的方面没有直接联系，能量的转换以磁场为媒介。在两个绕组中，把接到电源的一个称为一次绕组，建成原方（或原边），而把接到负载的一个称为二次绕组，简称副方（或副边）。当原方接到交流电源时，在外施电压作用下，一次绕组中通过交流电流，并三、光伏电站的主要设备及其功能5、变压器变压器按相数区分可以分为三相变压器和单相变压器；按绕组数目来区分，可以分为两绕组和三绕组变压器；按冷却介质分，可以分为油浸式变压器、干式变压器（空气冷却式）以及水冷式变压器。在铁芯中产生交变磁通，其频率和外施电压的频率一致，这个交变磁通同时交链者一次、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通在原、副绕组中感应出相同频率的电势，副方有了电势便向负载输出电能，实现了能量的转换。利用一次、二次绕组匝数的不同及不同的绕组联接法，可使原、副方有不同的电压、电流和相数。四、光伏电站的运行光伏发电是将太阳辐射能直接转化为电能，不依靠其他介质的物理或化学变化。因此其运行方式比较其他传统能源简单许多。并网逆变器根据电池组件接收太阳辐射产生的电流大小自动并网或断开，实现了电站并网和解列的自动进行。光伏电站的运行值班方式通常采取两值运转，轮班时间根据电站所处的地域进行确定。光伏电站的运行人员数量根据电站容量的大小确定，每值设值长一人。光伏电站运行的特点四、光伏电站的运行光伏电站运行的主要工作：监视电站设备的主要运行参数、统计电站发电量、接受电网调度指令巡视检查电站设备的状态，检查电池组件、支架的完好和污染程度、检查电气设备的运行情况。根据电网调度指令和检修工作要求进行电气设备停送电倒闸操作。五、光伏电站的日常维护1）光伏组件表面应保持清洁，应使用干燥或潮湿的柔软洁净的布料擦拭光伏组件，严禁使用腐蚀性溶剂或用硬物擦拭光伏组件；应在辐照度低于200W/m2的情况下清洁光伏组件，不宜使用与组件温差较大的液体清洗组件；1、组件和支架的维护：2）光伏组件应定期检查，若发现下列问题应立即调整或更换光伏组件：

a）光伏组件存在玻璃破碎、背板灼焦、明显的颜色变化；

b）光伏组件中存在与组件边缘或任何电路之间形成连通通道的气泡；

c）光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁，接线端子无法良好连接。3）光伏组件上的带电警告标识不得丢失。五、光伏电站的日常维护5）在无阴影遮挡条件下工作时，在太阳辐照度为500W/m2以上，风速不大于2m/s的条件下，同一光伏组件外表面（电池正上方区域）温度差异应小于20℃。装机容量大于50kWp的光伏电站，应配备红外线热像仪，检测光伏组件外表面温度差异。6）使用直流钳型电流表在太阳辐射强度基本一致的条件下测量接入同一个直流汇流箱的各光伏组件串的输入电流，其偏差应不超过5%。7）支架的所有螺栓、焊缝和支架连接应牢固可靠，表面的防腐涂层，不应出现开裂和脱落现象，否则应及时补刷。1、组件和支架的维护：4）使用金属边框的光伏组件，边框和支架应结合良好，两者之间接触电阻应不大于4Ω，边框必须牢固接地。五、光伏电站的日常维护1)直流汇流箱不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁启闭应灵活；2、汇流箱的维护：2)直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象；3)直流汇流箱内的高压直流熔丝的规格应符合设计规定；4)直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧。5)直流输出母线端配备的直流断路器，其分断功能应灵活、可靠。6)直流汇流箱内防雷器应有效。五、光伏电站的日常维护2、直流配电柜的维护：1）直流配电柜不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁开启应灵活；2）直流配电柜内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象；3）直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧；4）直流配电柜的直流输入接口与汇流箱的连接应稳定可靠；5）直流配电柜的直流输出与并网主机直流输入处的连接应稳定可靠；6）直流配电柜内的直流断路器动作应灵活，性能应稳定可靠；7）直流母线输出侧配置的防雷器应有效。五、光伏电站的日常维护·3、逆变器的维护：1）逆变器结构和电气连接应保持完整，不应存在锈蚀、积灰等现象，散热环境应良好，逆变器运行时不应有较大振动和异常噪声；2）逆变器上的警示标识应完整无破损；3）逆变器中模块、电抗器、变压器的散热器风扇根据温度自行启动和停止的功能应正常，散热风扇运行时不应有较大振动及异常噪音，如有异常情况应断电检查。4）定期将交流输出侧（网侧）断路器断开一次，逆变器应立即停止向电网馈电。5）逆变器中直流母线电容温度过高或超过使用年限，应及时更换。五、光伏电站的日常维护4、交流配电柜的维护：3）母线接头应连接紧密，无变形，无放电变黑痕迹，绝缘无松动和损坏，紧固联接螺栓无生锈；4）手车、抽出式成套配电柜推拉应灵活，无卡阻碰撞现象；动静头与静触头的中心线应一致，且触头接触紧密；5）配电柜中开关，主触点无烧溶痕迹，灭弧罩无烧黑和损坏，紧固各接线螺丝，清洁柜内灰尘。1）确保配电柜的金属架与基础型钢应用镀锌螺栓完好连接，且防松零件齐全；2）配电柜标明被控设备编号、名称或操作位置的标识器件应完整，编号应清晰、工整；五、光伏电站的日常维护6）把各分开关柜从抽屉柜中取出，紧固各接线端子。检查电流互感器、电流表、电度表的安装和接线，手柄操作机构应灵活可靠性，紧固断路器进出线，清洁开关柜内和配电柜后面引出线处的灰尘。4、交流配电柜的维护：7）低压电器发热物件散热应良好，切换压板应接触良好，信号回路的信号灯、按钮、光字牌、电铃、电筒、事故电钟等动作和信号显示应准确。8）检验柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和线对地间绝缘电阻值，馈电线路必须大于0.5MΩ；二次回路必须大于1MΩ。五、光伏电站的日常维护5、干式变压器维护：

a.运行刚开始后，必须特别注意检査下列各点：

(1)有无异常声音、异常振动。

(2)有无异常气味

(3)有无由于局部过热、有害气体等造成变色。

(4)房屋或柜内的温度是否特别高。

(5))通风、换气状态是杏正常，风冷式浇注形变压器的风冷装置是否正常运转，风扇的旋转的方向是否正确。

b.日常运行过程中的检查项目：（1）监测变压器的温度，应经常监视温控仪温度显示值及风冷系统是否失常并做好相关记录。及时掌握变压器运行情况，并注意有无异常声音及振动。(2)监测变压器电压、电流(有功、无功)和功率因数的变动和示值，至少每日一次，发现异常要查明原因。

五、光伏电站的日常维护5、干式变压器维护：(3)变压器三相负载不平衡时，应监视最大一相的电流和最高一相的温度，接线为Yyn0的变压器允许的最大中性线电流为低压线电流的25%。Dyn11变压器允许的最大中性线电流可与低压线电流相同。

(4)对引线的接头处，开关接头处及电缆母线，应监视其有无过热现象，至少每日一次，如有异常应退出运行处理。还需检查紧固件、连接件是否松动，导电零件以及其它零部件有无生锈腐蚀、脱焊、断裂的痕迹。如发现，要采取相应的措施进行处理。

(5)监视变压器绕组表面有无龟裂、炭化和放电痕迹，如有异常要及时运行维护。

五、光伏电站的日常维护(6)检查时，如果发现灰尘聚集过多(特别需监视变压器绕组和铁芯上有无落尘及污染)，则必须清除以保证空气流通和防止绝缘击穿，但不得使用挥发性的清洁剂，特别注意要清洁变压器的绝缘子、绕组装配的顶部和底部，并使用压缩空气吹净通风气道中的灰尘。还需对配有外壳的干式变压器进行监测，检查是否有异物、水进入变压器外壳，要经常检查和清扫变压器外壳。

(7)监视异味，随干式变压器温度增高，需检查有无异味产生，附