冬季已經悄然來臨,光伏運維團隊即將要考慮冬季如何維護光伏電站,保證光伏電站發(fā)電量,冬季光伏電站會面臨著積雪、凝冰、灰塵、大風等挑戰(zhàn),這些因素可能會影響光伏組件和逆變器的性能,降低發(fā)電效率。因此,冬季光伏運維工作至關重要,它不僅能確保電站的穩(wěn)定運行,還能提高發(fā)電效益。
冬季,光伏電站遭受著嚴寒、雨雪、凝冰、大風、霧霾、晝夜溫差大等嚴峻考驗。其中,積雪會覆蓋在光伏組件上,遮擋陽光輻射,降低組件的發(fā)電量,且在積雪重壓下,光伏組件可能發(fā)生坍塌風險;凝冰可能出現在組件表面和逆變器外殼上,影響設備性能和散熱;灰塵依附在組件表面,降低電站發(fā)電量,還可能造成熱斑、失配等問題;大風會導致光伏組件的損壞或傾斜,影響電站正常運行和發(fā)電效率。
做好冬季光伏運維工作,能及時清理積雪、凝冰和灰塵,緊固組件和支架,防止設備受損,確保電站穩(wěn)定運行。同時,通過有效的運維措施,可以提高光伏組件的透光率,提升發(fā)電效率,進而增加發(fā)電效益。
※ 組件運維工作內容
(一)除塵
冬季霧霾、灰塵嚴重,會降低電站發(fā)電量和造成組件熱斑、失配。應在光照弱時定期清理組件表面灰塵,禁止用硬物和腐蝕性溶劑清洗,可選用柔軟刷子和清水沖洗。
在冬春季,光伏電站的除塵工作至關重要。除塵的時候,應盡量避開光伏電站最佳工作時間,選擇清晨、傍晚的時候進行組件清潔工作。因為這段時間光伏電站工作效率低、發(fā)電量小,減小清掃的風險,同時也能避免清掃人員帶來的組件陰影遮擋。
建議清潔光伏組件玻璃表面時用柔軟的刷子,干凈溫和的水,清潔時使用的力度要小,以避免損壞玻璃表面,有鍍膜玻璃的組件要注意避免損壞玻璃層。
我國北方霧霾嚴重,道路交通發(fā)達,車輛多導致戶用光伏電站上面的灰塵無時不在。通常情況下是每周一次進行除塵,遇到暴雪天氣或沙塵天氣等,則要隨之變化,增加清洗頻率。
對于揚塵較多、氣候干燥、缺水的地區(qū),可使用拖把或者加長的玻璃刷將表面的灰塵、沙塵、樹葉等撣去,但這種完全干洗法比較耗時,清潔效果一般,油污、鳥糞等地方不易清除。水清洗措施也是常用的方法,小型分布式項目清洗可用水龍頭接水管直接沖洗組件的表面,直至表面清潔為止,組件表面不易清洗的地方例如鳥類的糞便,植物的汁液可邊用水沖洗,邊配合使用玻璃刷清除頑固污點,也可以用高壓水槍沖洗。大型地面電站清洗可采用鋪設水管道的方案或無管道清洗方案,鋪設水管道的方案適合水資源豐富、地質狀況好的區(qū)域,將管道鋪設在場地內,后續(xù)清洗只需開啟水管進行管道周邊光伏組件的清洗,此舉清洗方便快捷,清洗效果好,但用水量大,前期投資成本高,冬天水管要做防凍處理;無管道清洗方案利用移動儲水裝置進行清洗,一般用移動水車,前期成本相比鋪設水管低,比較靈活,清洗效果較好。
此外還有噴淋清洗、專用清洗設備等方法,噴淋清洗不需要人工,清洗速度快,適合人工清洗不便的地方,但清洗效果不好,用水量較大,且噴淋設備初始投資成本較高;專用清洗設備用水量少,清洗速度快,效果好,但適合組件間距比較大,地勢比較平坦的場所,車輛的運動有可能使組件受力不均容易損壞組件,也需要專業(yè)的操作人員。另外還有壓縮空氣吹掃組件、機器人、無人機清潔、靜電除塵方法、研究出具有自清潔的納米材料等其他清洗措施。
除塵時要注意選擇合適的時間,一般每月清洗 1~2 次,灰塵較多的地方可酌情增加次數。同時要注意人員安全,組件和支架有很多鋒利的尖角,在清洗組件的時候要特別注意不要被這些尖角剮蹭傷。組件清洗時,要注意連接線有無破損,用測電筆對組件的邊框、支架、鋼化玻璃進行測試,排除漏電隱患,確保人身安全。還要注意組件安全,不要將水噴射到組件接線盒、電纜橋架上。清潔時使用高壓水槍要控制好水壓,避免引起隱裂。惡劣天氣嚴禁清洗光伏組件,冬季沖洗完成后用抹布擦干表面。溫度太低應避免沖洗,以防表面結冰。
(二)除雪
降雪后及時清理組件上的積雪,可采用柔軟工具,避免劃傷玻璃。對于結冰情況,不要強行去除,可等待自然融化或用溫水緩慢沖淋。寒冷地區(qū)可加大組件傾角、保持組件與地面距離防止積雪。
全國各地也開始步入冬天。光伏電站的光伏組件是不會被凍壞的,但是雪覆蓋在電池板上會減少整個系統(tǒng)的發(fā)電量。對于寒冷地區(qū)經常下雪的地區(qū),建議安裝組件的傾角大一些,積雪到一定程度會滑落,減少了雪的累積速度。安裝時組件底部和地面保持一定的距離,雪滑落堆積在底部,不至于后來堆積到組件。
很多情況下,雪的反射作用會小小地促進光伏發(fā)電。如果雪沒有把組件覆蓋住,地上的雪就會像一面鏡子把太陽光發(fā)射回來,這樣發(fā)電量就會增加。但是如果積雪完全覆蓋住組件,只有少部分太陽光穿過積雪照射到光伏組件上,那么就會影響光伏發(fā)電量。
清掃積雪注意事項:一定要注意利用柔軟物品,防止劃傷玻璃,減少了電池組件透光量;一定要注意不可用熱水沖澆電池板面,冷熱不均會嚴重損傷電池板面;一定要注意不能踩在組件上面清掃,組件有一定承重要求,可能會造成組件隱裂或損壞,影響組件壽命;一定要注意不要等積雪過厚再清洗,以免組件結冰;除雪一定要凈,不要小看條狀積雪。電池板上積雪如果僅余一小條的時候,也要清理干凈,被遮擋的電池板會整體失效,造成逆變器發(fā)電效率明顯降低。
清掃積雪的手段有拖把除雪,使用柔軟布質拖把,將雪推下,但注意不要使用尖銳物體,以免劃傷玻璃;小型光伏電站,下雪時也可用布或塑料袋蓋上,待雪停了揭開即可;大型光伏電站,可采用機器人除雪。但要注意水管敲擊法、木棍敲擊邊框法不可取,因為用棍子硬撞擊光伏板,很可能會導致光伏板的隱裂。
(三)防風
大風可能損壞或傾斜組件,影響電站運行和發(fā)電效率。要緊固組件和支架,定期檢查其穩(wěn)固性。
冬天北方呼呼的吹,風勁還不小,要想抵御強風侵襲,需要把控好光伏電站的選址、設計、安裝三個環(huán)節(jié)。而在電站建設完成后,如何有效防御自然災害,后期運維所發(fā)揮的作用也不容小覷。
選址方面,要保證建筑物質量,綜合考慮安裝點要素。任何建筑在設計時必須要考慮安全因素,近年來,隨著輕型材料的出現,在設計時也要考慮這些建筑材料被風吹走的危險,防止屋頂被氣流撕裂。目前家用分布式光伏電站主要安裝在斜面屋頂和平屋頂,對于光伏電站的安裝地也有講究,需要考慮安裝地點、安裝朝向、安裝角度、荷載要求以及排列方式及間距。
設計方面,可提高組件強度,設計合適的擋風板。從組件材料來看,組件背板、邊框材料、封裝玻璃的選擇可以考慮針對一些特殊氣候環(huán)境區(qū)域,提高組件的抗撞擊、抗震等性能,從而提高抵御特殊情況的能力。從電站設計來說,在權衡光伏電站成本與發(fā)電收益的同時,可適度提高光伏支架、組件壓塊等的強度設計要求,合理選擇具有更優(yōu)抗風能力的組件傾角。還可以考慮設計合適的擋風板,將擋風板固定安裝在支架系統(tǒng)后立柱上,板上開有若干導流口,具有導流和降低組件風壓的作用。
安裝方面,要選擇牢固支架,科學合理安裝光伏電站。光伏電站抗風能力絕大部分由光伏支架所決定,理論上光伏支架的最大抗風能力 216km/h,跟蹤支架最大抗風 150km/h(大于 13 級風力)。但在安裝時要注意細節(jié),如不能為節(jié)約型鋼在平屋頂安裝三排光伏組件且前排與后排沒有做梁連,支架底部固定石墩重量要合適,應該做成長方形,加大石墩重量。在海南這種臺風相對頻繁,風力也大的地方,選擇鍍鋅的支架更好,因為鋁合金支架雖然美觀,但耐壓能力不如鍍鋅的好。
運維方面,要智能高效運維,提高風險意識。現在一些地方新建的智能光伏電站一般就能實現高效運維,這主要是因為該類型電站可以從時間、空間、設備多層面、多維度進行監(jiān)控、運維、管理、報警,便于從技術手段上預防自然災害。在后期運維過程中,對于屋頂電站要定期檢查建筑物,確保光伏項目所依托的建筑物質量。隨時檢查光伏組件、光伏支架的強度,以及逆變器房的結構等,做到防微杜漸。
※ 逆變器運維工作內容
(一)防止積雪
逆變器周圍積雪可能會帶來嚴重后果,頂部積雪會破壞逆變器安裝結構穩(wěn)定性以及造成殼體嚴重覆冰;底部積雪會埋住交直流接口及通訊設備,可能引起漏電流等故障報警或影響通訊。因此,應使用塑料或木鏟清理積雪,清理過程中要特別注意不損壞機殼和線纜。清理完畢后,仔細檢查安裝逆變器的墻體是否牢固,也可以將逆變器安裝在有遮擋保護的區(qū)域,防止再次積雪。
(二)外殼凝冰處理
冬季低溫環(huán)境下,逆變器外殼凝冰是常見現象。此時應等待自然融化,切勿使用熱水澆灌或硬物敲擊去除,以免傷害逆變器殼體及整體結構。為防止冰霜再次凝結,應定期清理外殼上的灰塵和污垢,可使用柔軟的布擦拭表面,避免使用過于粗糙的布或含有化學物質的清潔劑。同時,檢查周圍環(huán)境,看是否有冷空氣流動、潮濕或積水等問題,并采取適當措施進行改善。此外,要加強監(jiān)控和維護,定期檢查逆變器的運行狀態(tài),包括外殼和散熱情況,若發(fā)現異常應及時處理。
(三)外觀常規(guī)檢查
1、檢查直流開關是否閉合,是否與電網連接,電網電壓是否正常,逆變器屏幕是否正常顯示。若屏幕不顯示,可用萬用表直流電壓檔測量逆變器直流輸入電壓。電壓正常時,總電壓是各組件電壓之和。如果沒有電壓,依次檢測直流開關、接線端子、電纜接頭、組件等是否正常。若有多路組件,要分開單獨接入測試。測量交流電壓是否正常。如檢查完畢均無問題,可聯系廠家。
2、檢查交流開關是否閉合。逆變器交流輸出端子是否正常連接無松動,逆變器是否正常并網。若未并網,應及時查驗,用萬用表交流電壓檔測量逆變器交流輸出電壓,若沒有正常電壓數值,應首先檢查開關是否閉合。
3、要及時檢查逆變器出風口是否有積雪擁堵、防止逆變器表面覆冰。雪覆蓋會導致機器溫度降低,有可能會影響元器件正常運行。同時,檢查交流輸出端子連接情況,確保連接正常無松動。
※ 其他注意事項
(一)防火
冬季草木枯干易失火,光伏電站設備故障可能引發(fā)火災。要加強消防管理,檢查消防器材,清除易燃雜物。
冬季氣候干燥,草木枯干,光伏電站周邊的雜草等易燃物增多,火災風險也隨之提高。光伏電站中的組件、電纜、逆變器等設備在發(fā)生故障時可能產生火花,一旦引燃周邊的易燃雜物,極易引發(fā)火災。
為了確保光伏電站的安全運行,必須加強消防管理。首先,要定期檢查電站內的消防器材,如滅火器、消防栓等,確保其完好有效,在有效期內且壓力正常。對消防通道進行清理,保證暢通無阻,以便在發(fā)生火災時能夠及時進行滅火和救援。
其次,要排查電站內電氣設備是否存在漏電、短路等電氣安全隱患。重點檢查配電箱接地是否良好、電氣線路絕緣是否符合要求等。對發(fā)現的安全隱患要及時進行整改,防止發(fā)生電氣火災、觸電等安全事故。
此外,還可以參考一些實際案例,如澤庫縣消防救援大隊開展光伏發(fā)電項目消防安全檢查,重點檢查了企業(yè)消防安全制度、應急疏散預案落實情況,消防設施器材運行完好及維護保養(yǎng)情況等,對發(fā)現的問題要求各電站負責人立即整改。山東高速濰坊發(fā)展有限公司組織冬季光伏防火除草工作,對各收費站匝道圈光伏的枯枝雜草進行集中清理,確保不留死角,并對光伏組件進行全面巡檢,切實消除火災隱患。
(二)定期檢查電纜
檢查電纜接頭是否老化、龜裂、漏電,確保連接可靠,排查電氣安全隱患,清理消防通道。
定期檢查電纜對于光伏電站的安全運行至關重要。首先,要檢查電纜接頭是否老化、龜裂、漏電等情況。老化、龜裂的電纜接頭可能導致接觸不良,增加電阻,從而產生熱量,甚至引發(fā)火災。漏電則可能對人員和設備造成安全威脅。
確保電纜連接可靠是保證電站正常運行的關鍵。連接不可靠可能導致電流不穩(wěn)定,影響發(fā)電效率,甚至損壞設備。可以使用專業(yè)的檢測工具,如萬用表等,對電纜的連接情況進行檢測。
同時,要排查電氣安全隱患。重點檢查配電箱接地是否良好、電氣線路絕緣是否符合要求等。對發(fā)現的安全隱患要及時進行整改,防止發(fā)生電氣火災、觸電等安全事故。
此外,清理消防通道也是定期檢查電纜的重要內容之一。保持消防通道暢通無阻,以便在發(fā)生火災等緊急情況時能夠及時進行救援。
最后
冬季光伏電站運維需要全面考慮各個方面的問題,采取有效的維護措施,確保電站穩(wěn)定運行和最大發(fā)電效率,同時要注意維護人員的人身安全。只有做好冬季光伏運維工作,才能讓光伏電站在寒冷的冬季依然能夠為我們提供穩(wěn)定的電力供應。