分布式光伏運維平臺在屋頂光伏發電系統

更新時間：2023-10-25 點擊次數：899次

摘要：2021年9月，國家發改委印發烷善能源消費強度和總量雙控制度方案》，提出鼓勵可再生能源的使用，支持可再生能源發展。在這樣的政策推動下，光伏發電市場無疑將迎來高質量發展的新機遇。現結合山東博物館光伏電站日常管理的工作經驗以及其他項目的調研情況，剖析電站運維過程中的幾點突出問題并給予解決建議，希望能提升電站運營質量，推動我國太陽能發電事業健康發展。

關鍵詞：文化公益場館；分布式光伏；并網發電系統；運維管理

0、引言

2021年9月，國家發改委印發了《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》，提出到2035年，能源資源優化配置、節約制度將更加成熟和定型。《山東省能源發展“十四五"規劃》明確提出，“十四五"期間，山東省將實施可再生能源倍增行動，推進工業廠房、商業樓宇、公共建筑、居民住宅等屋頂光伏建設，優先發展“自發自用"分布式光伏。在這樣的政策推動下，光伏發電市場將迎來高質量發展的新機遇。

山東博物館太陽能光伏并網發電系統位于博物館頂層，實施區域面積約7000m2，光伏矩陣采用標準功率為180Wp的多晶硅光伏組件，共計39組2500塊，總裝機容量429kWp。項目于2010年7月建成投入使用，截至目前已持續運行11年。結合電站日常管理的工作經驗以及其他項目的調研情況，本文將探討光伏電站日常運維過程中需要注意的幾點問題，為完善文化公益場館光伏發電運營體系助力。

1、并網光伏電站運維過程中的突出問題

1.1設計缺乏統籌性、前瞻性

在分布式光伏發電系統現有水平的基礎上，設計時應綜合考慮方案實施的實際條件，如硬件設施、工作環境等，以發展的眼光規劃電站建設，既方便日常維護管理，又具備接駁未來先進技術的能力。在山東博物館逆變器工作的11年內，除日常維護外，機房內的設備工作正常，室外則已大修兩次。事實證明，逆變器根據太陽能電池板的單元劃分散布在場區內，位置設計不合理將給人員日常巡檢帶來不便；室外環境惡劣，風沙、灰塵、水汽等容易進入逆變器，如不采取防護措施，容易引發內部電路故障；設備選型更換不匹配、不兼容，會影響系統發電效率，給電網的安全與穩定運行帶來隱患。

1.2生產和技術服務水平參差不齊

現階段，我國太陽能光伏發電已經步入商業化應用階段。光伏產品生產方面，市場供應商良莠不齊，產品質量波動大；技術服務方面，運維單位綜合實力薄弱，人員的技能水平參差不齊，最終導致光伏電站在運維管理中暴露出各種各樣的問題。光伏電站建設初期，方案設計疏忽、設備質量缺陷、施工質量差等問題給電站的后期運維帶來嚴峻挑戰；日常管理中，電站工程師對于光伏產業了解不細致，職業素養低下，實操經驗匱乏，電站時常因操作不當而引發技術故障，或者因監測不到位而無法準確判斷并消除故障，影響光伏發電系統的正常運行。

1.3業主和維保單位權責劃分不清、管理混亂

良好的運維管理制度是保證電站穩定運行的基礎，扎實地執行制度則是電站正常運行的可靠保障。光伏電站運維管理制度，主要是明確電站在運行維保方面的管理細節，明確業主和維保單位在電站管理中的工作職責和處理權限。但是，當前光伏電站運行管理中確實存在權責不清、管理混亂的現象：單位部門間的管理界面模糊不清甚至留有管理空白，制度權責不完善、不明晰，導致業主和維保雙方產生消極怠工的態度，在電站運行、數據管理和維護保養等方面相互扯皮；有的電站雖然制定了較為完善的運維管理制度，但在人員落實方面存在缺位錯位，懶散現象時有發生。

1.4資產激勵策略不健全

長期以來，國有資產的管理研究習慣側重于資產顯性的投資收益，而隱性的、內在的資產收益研究一直未引起足夠的重視。可再生能源開發利用作為科室的主管經費項目，在單位主體申報財政預算時，往往被納入整體運行經費中，沒有體現其突出的重要性，導致資產管理經常出現諸如績效考核目標不清晰、重使用輕管理、經費被擠占、產出效益不高等現象。針對以營利為目的的光伏電站，人們從投資者的角度完成了其運作模式、管理機制、政策支持等投資策略的全過程研究，而“自產自用"模式下潛在的能源節約，也應當及時撥付運維資金，積極探索可持續發展的資產激勵策略。

2、并網光伏電站運維管理建議

2.1優化系統設計方案

文化場館設施平層面積大，屋面無遮擋，平面鋪開優勢明顯，適合釆用屋頂分布式光伏發電系統。新建場館建筑與光伏發電系統應統一規劃設計，建筑外型協調美觀、供用電系統安全可靠；在既有建筑物上實施光伏建筑附加（BAPV）工程時也要綜合考慮結構改造和電氣安全性。

根據光伏電站的實際工況，太陽能機房宜設置在建筑屋頂或頂層，控制設備集中管理，優化線路敷設方案，降低線路能耗，減少故障點。

逆變器作為光伏發電系統的關鍵設備，其內部有電容、顯示屏等電子元件，不耐高溫，宜集中安裝于屋面或頂層的機房內，遮陰避雨、防塵防濕、通風散熱良好；安裝位置兼顧網點、組件兩者的距離，靠近網點則節約投資成本，靠近組件則電纜損耗低、施工方便。電池方陣的支架基座多采用現澆混凝土方式建設，澆筑過程中，建議添加適量的防水混合劑到混凝土內，與屋面防水系統共同設計、集中施工，杜絕出現屋面雨水滲漏問題。

2.2選擇質優價廉的光伏產品和技術服務

經過十多年的發展，我國光伏制造業已實現本土化生產，產業化技術水平和體系建設達到了世界水平，多晶硅材料、電池板組件、逆變器等生產成本下降明顯。巨大的市場發展前景也引發了行業思考：如何甄別眾多光伏產品的良莠，保證電站運營的壽命與品質。

光伏電站的全壽命周期長達二十余年，關鍵設備的品牌選擇和技術服務是決定電站收益的關鍵因素。由于技術的排他性，買方單位應慎重選擇品牌，以明確的標準對龐大的光伏市場進行篩選，綜合考察品牌影響力、科研實力和企業發展潛力等，選擇合作意向目標。以市場導向為主線，兼顧成本控制和性能提升，優先選擇擁有強大技術支撐和研發投入，在產品質量上不斷提高的品牌企業作為長期戰略合作伙伴。

影響分布式光伏電站發電量的關鍵因素是系統效率，系統組件的選擇或更換要遵循規范要求，以逆變器為單元劃分子系統，接入系統的組件電性能參數要盡可能一致。對于太陽能電池板之類的核心產品要注重光電轉換效率，而對于質量技術相對成熟的逆變器、變壓器、匯流箱、線纜等設備，在滿足設計參數的范圍內優先選擇性價比高的產品。

2.3制定詳實可行的管理方案并執行

文化單位要定期組織新能源相關政策，緊跟光伏發電產業的發展步伐，制定符合自身場館特點的運行、維護和檢修等中長期規劃，做好電站營運管理工作。

制定詳實可行的管理方案，根本任務是保持國有資產的安全完整，不僅要重視約束維保單位，確保運維質量，更要明確產權單位自身的責任和義務，強化職員監督管理的積極性和責任心。對于電站的整體管理與維護，國家近十年相繼出臺了多項標準規范，細化巡檢周期、維護規則，規范電站信息化管理。

光伏電站的正常運行，定期維護工作。維保單位要分析電站服役工況，檢查設備是否帶病運轉，準確查找故障原因，判定故障點位。要留意匯流箱、配電柜等箱體內是否有積塵雜物、觸點松動等，檢查線纜老化問題，掌握電池板熱斑現象及逆變器元器件工作情況。在進行維護與管理的同時，注意記錄電站的實時運行數據，如天氣條件、發電時間、發電量、負荷情況、設備不良故障等。詳實可靠的運維記錄是判定系統工作是否正常的基本依據，有助于系統故障預判，從而及時制訂處理預案。

2.4完善資產激勵和效能評價體系

目前，我國對公共建筑能效提升的激勵手段主要為財政補貼兇。“十四五"期間，光伏發電將實現無補貼平價上網，相應的財政補貼政策陸續停止，公共建筑節能降耗將面臨著激勵不足等問題。如何讓光伏發電保值增值，確定科學的資產激勵方案迫在眉睫。

資產激勵，大部分產權單位側重于設備的維護責任，強調安全可靠，而諸如光伏發電等利用可再生能源進行節能降耗的資產具有隱性產出的特點，設備收益較易被忽視。

資產激勵的對象主要是產權單位。一方面，應注重資產的保值性，防止資產流失。公益類事業單位的經費主要來源于公共財政，政府決策經費的分配比例時，應留意開發利用可再生能源項目的資金申請，將節能降耗項目的經費單獨列支，優先予以保證，充足的運維資金是項目保值運行的前提條件。另一方面，要維持資產的增值性，確保持久穩定的經濟效益。對于有條件、有能力開展碳中和的文化公益場館，將節能降耗作為主評項或者加分項納入單位的年度績效考核計劃中，制定科學的績效激勵標準，量化測評指標，用好獎懲項，提升資產激勵的導向性，促進可再生能源在公共建筑中的應用廣度和深度。

文化場館具有建筑體量大、能耗強度高的特點，采用光伏發電系統能夠實現“自產自用"，減輕負荷用電的部分壓力。在健全的政策激勵下，產權單位能夠從光伏發電系統的運維實況中獲取準確的反饋信息，查找客觀事實與設計初衷的差距，得出正反兩面的經驗教訓，形成項目效能評估報告，凸顯設備隱性的經濟效益。效能評價對運維方案的完整性和系統性具有重要的意義，有益于業主各個方位剖析管理方案，調動和提高人員的工作積極性和職責意識，不斷改進設計理念和節能技術；推動運維企業提高服務質量，規范員工的工作行為，避免出現權責不清、管理混亂的局面，將光伏發電系統的經濟社會效益發揮到較佳。

3、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

3.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過監測光伏站點的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監測，逆變器監測，發電統計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平臺，及時掌握光伏發電效率和發電收益。

3.2應用場所

目前我國的兩種分布式應用場景分別是：廣大農村屋頂的戶用光伏和工商業企業屋頂光伏，這兩類分布式光伏電站今年都發展迅速。

3.3系統結構

在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀表，通過網關將采集的數據上傳至服務器，并將數據進行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結構如圖所示。