分布式光伏电站不仅规模较小、分布面较广、屋顶使用数量较多,而且光伏电站之间又相对独立,不利于电站运维管理部门对光伏电站的监管。
越来越多的分布式光伏电站面临着运维管理难题,如电站点多面广、设计考虑不周、设备质量缺陷、施工工艺水平较差、后台监控平台不统一、管理成本过高等问题。
因此,要做好光伏电站运行规范化管理、科学化数据分析、智能化远程监控,以推进光伏发电行业的更好发展。
分布式光伏电站通常是利用屋顶资源建设光伏电站,一般采用自发、自用、余电上网的上网模式。
分布式光伏发展速度较快,国家能源局发布的2021年前三季度全国光伏发电建设运行情况显示,2021年1-9月,我国新增光伏并网容量25.56GW,其中分布式光伏新增16.41GW,在光伏装机总量中占比64.20%,占比增长幅度显著高于往年。
1)电站建设规模较小。对比集中式光伏电站的装机容量达到数百兆瓦的规模,分布式光伏电站的模块化设计方式决定了它的规模大小,可根据建设场地面积、工商业用电量消纳比例、当地自然环境等条件限制进行调整,一般装机容量在50MW以下。
2)分布式光伏发电的一个显著特点就是能将自然界中源源不断的太阳能资源转化为绿色清洁电能,且在整个发电过程中不产生噪音和不排放有害气体。
3)作为当地电网电能来源的重要补充,可以有效缓解当地电力供应不足的问题。光伏发电系统在用户用电高峰阶段的白天中功率最大,与当地电网公司峰谷特点相吻合,可以最大程度地降低用户的电费支出。
4)分布式光伏电站设备安装位置分散独立,可根据屋顶的面积、位置和结构设计组件、逆变器的安装规模、位置,安装方式灵活多变。
通常情况下,为降低运维管理费用和提高项目经济性,大多数电站均采用无人值班、远程集中监控的模式,难以有效落实电站有人值守、“两票三制”的管理要求,同时无法快速地解除电站报警、消除电站缺陷。
同样出于节约成本的考虑,运维管理从业者的门槛较低,从业后缺少系统的专业技术培训和电站维护经验,缺乏基本的现场应急处理能力,当出现较难解决的设备故障时难以快速作出反应,从而增加电站运维的安全风险。
由于分布式光伏电站点多面广的特点,在电站的运维管理工作中,难以做到电站设备的日常巡检,只能通过后台监控系统设备报警监控来推断现场情况,不能精确掌握现场情况,无法判断报警信息是否为误报警,且当发现设备故障报警时难以快速到现场消除设备故障,从而造成设备故障消除迟缓继而引发设备故障扩大化。
同时由于运维人员远离电站现场,难以判断组件表面的脏污程度,仅通过对系统效率的分析来安排组件清洗,而系统效率是多因素耦合的变量参数,所以经常出现组件清洗不及时、系统效率降低带来的经济性损失。
为实现屋顶空间利用的最大化,光伏电站设计的组件排列方式较为密集,未合理设置检修通道和检修平台,容易导致组件清洗困难、设备拆装不便、踩踏组件造成组件破碎或者隐裂等情况发生。
此外,彩钢瓦屋面铺设的组件通常顺势就坡紧贴屋面铺设,此种方式虽然降低风霜雨雪天气影响,但给运维人员带来诸多困难,如现场巡视时无法观察到组件背面直流电缆和MC4插头的运行情况,同时组件运行环境通风不畅、背部温度较高从而降低系统效率和发电量。
目前,大多数光伏电站的后台监控平台均采用阳光电源、华为、固德威、锦浪等逆变器设备厂家免费提供的监控平台,运维管理人员可以通过网页版本和手机App版本的远程监控系统,对电站进行集中管理和远程监控。
日报、周报等信息需要从不同平台中提取、汇总、分析,运维管理效率较低且集中监控管理难度大。
配置足够的专业技术人员是光伏电站长期安全稳定运行的保障。结合电站特点和人员配备情况,科学合理地建章立制,及时掌握电站的运行状态和消除潜在的安全隐患,确保光伏电站安全平稳运行。
可以借助数字化、信息化技术平台,实现对光伏电站的信息采集、传输、处理、通信进行统一管理,有效整合电站设备信息管理系统、状态监测管理系统和自动保护系统等,实现光伏电站的数据网络共享和远程集中监控。运维管理人员可以登录远程服务器进行数据的实时远程访问,并通过网页客户端、智能手机或者平板电脑等进行数据查询。
在开展电站设计时,应针对电站投运后可能存在的组件松动、热斑隐裂、直流电缆接触不良等组件问题,以及模块老化、通风散热不佳造成的逆变器故障,组串接地不良、电缆绝缘皮破损老化、线路短路、瞬时过流保护等直流电缆的故障,需要合理地选择设备型号和设计方式,降低故障发生频率。
应结合屋顶既有设备位置、拟接入的配电间位置、建筑阴影遮挡情况等,合理优化组件、逆变器、电缆、桥架的排列布置方式,设置必要的运维巡查通道和设备检修平台,在避免阴影遮挡、便于运维检修的前提下尽量布置足够多的组件。
彩钢瓦屋面铺设的组件应合理抬高支架导轨的高度,留有足够的通风空间,同时清除阻挡风道的杂物,降低组件背部温度从而提高系统效率。
直观地多维度对比各电站核心指标,实时掌握整体运行水平,为管理层决策分析提供理论依据。
对各电站的上网电量、综合系统效率、故障发生频率、各方阵的系统效率等数据进行多角度的对比分析,为电站评优考核、运维管理人员决策分析和科学评估提供数据支撑。
统计某时段内各个电站的运行情况,对各评价指标进行同比、环比深度分析,提供翔实可靠的运行数据。
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将不同逆变器厂家的监控平台数据集成到一个信息系统内,该信息系统应具有自动分类汇总、智能对比分析、所有电站项目的信息集中在大屏显示等功能。
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当运维管理人员通过远程监控系统发现故障发生时,能够通过监控平台将操作指令直接下发给现场操作人员,将故障消除过程实时在平台上进行更新,相关数据可以长期保存便于查阅。通过技术手段,当发生故障报警时能及时收到报警信息。
光伏电站运维管理是通过科学的管理手段,合理地对电站智慧化运行维护,以保障发电系统的安全、高效、稳定运行。
原文始发于微信公众号(光伏产业通):分布式光伏电站运维管理与发展趋势