光伏電站的運行和維護手冊

光伏電站的運行和維護手冊第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、光伏電站的發(fā)電原理光伏發(fā)電是指利用太陽能電池這種半導體電子器件的P-N結光生伏打效應原理有效地吸收太陽光輻射能，通過轉換裝置使之轉變成電能的直接發(fā)電方式，是當今太陽光發(fā)電的主流，具有可再生、無污染等優(yōu)勢。第2頁第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日一、光伏電站的發(fā)電原理P-N結的光生伏打效應發(fā)電原理光生伏打效應就是當物體受到光照時，其體內的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產生電動勢和電流的一種效應。半導體太陽能電池的發(fā)電過程概括為4點：1、收集太陽光使之照射到太陽能電池表面。2、太陽能電池吸收具有一定能量的光子，激發(fā)出光生載流子——電子-空穴對。3、電性相反的光生載流子在太陽能電池P-N結內建電場的作用下，電子-空穴對被分離，電子集中在一邊，空穴集中在另一邊，在P-N結兩邊產生異性電荷的積累，從而產生光生電動勢，即光生電壓。4、在太陽能電池P-N結兩側引出電極，并接上負載，則在外電路中即有光生電流通過，從而獲得功率輸出，這樣太陽能電池就把太陽能直接轉換成了電能第3頁第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、光伏電站的組成發(fā)電過程

光伏電站是利用一定數(shù)量太陽能電池組件串聯(lián)后接收太陽光將輻射能轉換為一定電壓（逆變器額定電壓）和電流的直流電，再將若干電池組串在匯流箱內進行并聯(lián)以提高電流，并聯(lián)后電流達到逆變器額定電流的數(shù)個匯流箱接入一臺并網逆變器，通過并網逆變器將電池組件發(fā)出的直流電逆變成符合電網需求的交流電，經過配電裝置后接入電站升壓變壓器，通過變壓器將電壓升高至符合電網要求的電壓等級后，并入電網。組成設備主要設備包括電池組件、匯流箱、逆變器、高低壓配電裝置和變壓器等。第4頁第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日二、光伏電站的組成電池組件匯流箱高低壓配電柜逆變器變壓器電網第5頁第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能1、電池組件

太陽能電池的基本單元是“電池片”，一定數(shù)量的電池片通過封裝工藝串聯(lián)在一起形成電池組件。第6頁第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能1、電池組件目前光伏電站常用的電池組件有以下三種：單晶硅電池組件：光電轉換效率為17%左右，最高的達到24％，是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，堅固耐用，使用壽命最高可達25年，但制作成本高。多晶硅電池組件：制作工藝與單晶硅電池相近，光電轉換效率約15％左右，制作成本比單晶硅電池低，但壽命比單晶硅電池短。非晶硅電池組件：是新型薄膜式電池組件，制作工藝與單晶硅和多晶硅電池的完全不同，制作成本低。弱光性能優(yōu)于晶硅電池。但光電轉換效率偏低，且衰減較快。第7頁第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能光伏防雷匯流箱安裝于太陽能電池方陣陣列內，它的主要作用是將太陽能電池組件串的直流電纜，接入后進行匯流，再與并網逆變器或直流防雷配電柜連接，以方便維修和操作。匯流箱一般具有如下功能和要求：a)防護等級一般為IP65，防水、防灰、防銹、防曬、防鹽霧，滿足室外安裝的要求；b)可同時接入多路電池串列，并可承受電池串列開路電壓；c)直流輸出母線的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；d)可對輸入、輸出電流、電壓及箱內溫度進行監(jiān)測。2、光伏防雷匯流箱匯流箱的電氣原理框圖如下圖所示上圖所示之光伏陣列防雷匯流箱為6路輸入，針對具體設計情況需求，輸入電池串列可相應增加或減少。第8頁第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能3、并網逆變器光伏逆變器（下稱逆變器）是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設備。逆變器將光伏方陣產生的直流電（DC）逆變?yōu)槿嗾医涣麟姡ˋC），輸出符合電網要求的電能。逆變器是進行能量轉換的關鍵設備，其效率指標等電氣性能參數(shù)，將直接影響電站系統(tǒng)發(fā)電量。第9頁第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能3、并網逆變器逆變器滿足以下要求：a)并網逆變器的功率因數(shù)和電能質量應滿足電網要求。b)逆變器額定功率應滿足用于海拔高度的要求，其內絕緣等電氣性能滿足要求。c)逆變器使用太陽電池組件最大功率跟蹤技術(MPPT)。d)逆變器具有極性反接保護、短路保護、孤島效應保護、過溫保護、交流過流及直流過流保護、直流母線過電壓保護、電網斷電、電網過欠壓、電網過欠頻、光伏陣列及逆變器本身的接地檢測及保護功能等。第10頁第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能3、并網逆變器逆變器一般具有以下功能：a)逆變器可以查詢當日發(fā)電功率、電流、電壓，日發(fā)電量。b)逆變器最大發(fā)電功率可以進行調節(jié)和設定。c)逆變器可以查詢運行歷史記錄、歷史故障記錄。d)逆變器具有濾波消諧功能，逆變器還要定期進行出塵清掃工作，確保逆變器工作狀態(tài)良好。第11頁第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能4、高低壓配電裝置高、低壓配電裝置主要用于控制站內電能的通、斷，分配及交換，一般有380V、10KV、35KV等電壓等級。第12頁第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能5、變壓器變壓器是一種靜止的電器，它利用電磁感應原理把交流電壓轉換成相同頻率的另一種交流電壓。其結構的主要部分是兩個（或兩個以上）互相絕緣的繞組，套在一個共同的鐵芯上，兩個繞組之間通過磁場而耦合，但在電的方面沒有直接聯(lián)系，能量的轉換以磁場為媒介。在兩個繞組中，把接到電源的一個稱為一次繞組，建成原方（或原邊），而把接到負載的一個稱為二次繞組，簡稱副方（或副邊）。當原方接到交流電源時，在外施電壓作用下，一次繞組中通過交流電流，并第13頁第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、光伏電站的主要設備及其功能5、變壓器變壓器按相數(shù)區(qū)分可以分為三相變壓器和單相變壓器；按繞組數(shù)目來區(qū)分，可以分為兩繞組和三繞組變壓器；按冷卻介質分，可以分為油浸式變壓器、干式變壓器（空氣冷卻式）以及水冷式變壓器。目前東部分布式電站基本使用室內干式變壓器在鐵芯中產生交變磁通，其頻率和外施電壓的頻率一致，這個交變磁通同時交鏈者一次、二次繞組，根據(jù)電磁感應定律，交變磁通在原、副繞組中感應出相同頻率的電勢，副方有了電勢便向負載輸出電能，實現(xiàn)了能量的轉換。利用一次、二次繞組匝數(shù)的不同及不同的繞組聯(lián)接法，可使原、副方有不同的電壓、電流和相數(shù)。第14頁第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日四、光伏電站的運行1)光伏發(fā)電是將太陽輻射能直接轉化為電能，不依靠其他介質的物理或化學變化。并網逆變器根據(jù)電池組件接收太陽輻射產生的電壓大小自動并網或斷開，實現(xiàn)了電站并網和解列的自動進行。因此其運行方式比較其他傳統(tǒng)能源簡單許多。2)分布式光伏電站的運行值班方式通常采取現(xiàn)場無人值守，區(qū)域集中管理的方法。3)分布式光伏電站的配置人員數(shù)量根據(jù)電站容量、分布數(shù)量、區(qū)域交通狀況等因素確定，設負責人一人。光伏電站運行的特點第15頁第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日四、光伏電站的運行光伏電站運行的主要工作：監(jiān)視電站設備的主要運行參數(shù)、設備運行工況、統(tǒng)計分析電站經濟指標、接受電網調度指令巡視檢查電站設備的狀態(tài)，檢查電池組件、支架的完好和污染程度、檢查電氣設備的運行情況、現(xiàn)場安全隱患。根據(jù)電網調度指令和檢修工作要求進行電氣設備停送電倒閘操作，在突發(fā)異常情況進行緊急事故處理。第16頁第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的日常維護1）光伏組件表面應保持清潔，使用柔軟潔凈的布料擦拭光伏組件，嚴禁使用腐蝕性溶劑或用硬物擦拭光伏組件；應在輻照度低于200W/m2的情況下清潔光伏組件，清洗液體壓力不得高于5公斤且與組件溫差較大的液體清洗組件；1、組件和支架的檢查維護：2）光伏組件應定期檢查，若發(fā)現(xiàn)下列問題應立即調整或更換光伏組件：

a）光伏組件存在玻璃破碎、背板灼焦、明顯的顏色變化；

b）光伏組件中存在與組件邊緣或任何電路之間形成連通通道的氣泡；

c）光伏組件接線盒變形、扭曲、開裂或燒毀，接線端子無法良好連接。3）光伏組件上的帶電警告標識不得丟失。第17頁第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的日常維護5）在無陰影遮擋條件下工作時，在太陽輻照度為500W/m2以上，風速不大于2m/s的條件下，同一光伏組件外表面（電池正上方區(qū)域）溫度差異應小于20℃。裝機容量大于50kWp的光伏電站，應配備紅外線熱像儀，檢測光伏組件外表面溫度差異。6）使用直流鉗型電流表在太陽輻射強度基本一致的條件下測量接入同一個直流匯流箱的各光伏組件串的輸入電流，其偏差應不超過5%。7）支架的所有螺栓、焊縫和支架連接應牢固可靠，表面的防腐涂層，不應出現(xiàn)開裂和脫落現(xiàn)象，否則應及時補刷。1、組件和支架的檢查維護：4）使用金屬邊框的光伏組件，邊框和支架應結合良好，兩者之間接觸電阻應不大于4Ω，邊框必須牢固接地。第18頁第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的日常維護1)直流匯流箱不得存在變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，箱體外表面的安全警示標識應完整無破損，箱體上的防水鎖啟閉應靈活；2、匯流箱的檢查維護：2)直流匯流箱內各接線端子不應出現(xiàn)松動、銹蝕現(xiàn)象；3)直流匯流箱內的高壓直流熔絲的規(guī)格應符合設計規(guī)定，直流匯流箱內防雷器應有效無變色（正常為綠色）；4)直流輸出母線的正極對地、負極對地的絕緣電阻應大于2兆歐；5)直流輸出母線端配備的直流斷路器，其分斷功能應靈活、可靠。6)匯流箱本體接地和穿線管接地符合國家規(guī)范要求第19頁第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的日常維護3、直流配電柜的檢查維護：1）直流配電柜不得存在變形、銹蝕、漏水、積灰現(xiàn)象，箱體外表面的安全警示標識應完整無破損，箱體上的防水鎖開啟應靈活；2）直流配電柜內各接線端子不應出現(xiàn)松動、銹蝕現(xiàn)象；3）直流輸出母線的正極對地、負極對地的絕緣電阻應大于2兆歐；4）直流配電柜的直流輸入接口與匯流箱的連接應穩(wěn)定可靠；直流配電柜的直流輸出與并網主機直流輸入處的連接應穩(wěn)定可靠；5）直流配電柜內顯示儀表顯示正確，無過大偏差和顯示故障；6）直流配電柜內的直流斷路器動作應靈活，性能應穩(wěn)定可靠；7）直流母線輸出側配置的防雷器應有效，防反二極管完好無過熱現(xiàn)象。第20頁第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的日常維護4、逆變器的檢查與操作：1）逆變器結構和電氣連接應保持完整，不應存在銹蝕、積灰等現(xiàn)象，散熱環(huán)境應良好，逆變器運行時不應有較大振動和異常噪聲；2）逆變器上的警示標識應完整無破損；3）逆變器中模塊、IGBT、變壓器的散熱器風扇根據(jù)溫度自行啟動和停止的功能應正常，散熱風扇運行時不應有較大振動及異常噪音，如有異常情況應斷電檢查。4）定期將逆變器自用電源開關斷開，逆變器應立即停止向電網饋電。5）逆變器中直流母線電容溫度過高或超過使用年限，應及時更換。第21頁第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日第22頁4、逆變器的檢查與操作：五、光伏電站的日常維護6）逆變器自動啟動條件：逆變器處于待機狀態(tài)；電網電壓和頻率同逆變器的電壓和頻率在3分鐘內保持在規(guī)定范圍內；直流輸入電壓在超過3分鐘時間范圍內，一直大于500V。7）逆變器的關閉條件：運行狀態(tài)下接到就地停止信號；逆變器檢測到電壓或頻率故障；交流輸出功率或直流電流在超過3分鐘范圍內一直為零。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日第23頁五、光伏電站的日常維護4、逆變器的檢查與操作：8）逆變器手動停機：從主操作界面將光標移至“主面板”按確認鍵進入子菜單“開關機”，將光標移至“關機”并按下確認鍵后，逆變器停機，若有緊急情況可按下面板上的急停按鈕停機。9）逆變器的隔絕斷電：拉開交流側開關——拉開直流側開關——拉開35KV升壓變側低壓斷路器

逆變器合閘操作與上相反順序第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的日常維護5、交流配電柜的檢查維護：3）母線接頭應連接緊密，無變形，無放電變黑痕跡，絕緣無松動和損壞，緊固聯(lián)接螺栓無生銹；4）手車、抽出式成套配電柜推拉應靈活，無卡阻碰撞現(xiàn)象；動靜頭與靜觸頭的中心線應一致，且觸頭接觸緊密；5）配電柜中開關，主觸點無燒溶痕跡，滅弧罩無燒黑和損壞，緊固各接線螺絲，清潔柜內灰塵。1）確保配電柜的金屬架與基礎型鋼應用鍍鋅螺栓完好連接無縫隙，且防松零件齊全；2）配電柜標明被控設備編號、名稱或操作位置的標識器件應完整，編號應清晰、工整；第24頁第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、光伏電站的