摘要：光伏电站的设计、建设和运行中，存在着较多影响其发电量和安全运行的因素，比如电站中组件的朝向、支架基础、组件的连接端子以及运维等等，本文对这些因素将会产生的可能问题进行分析，并提出一些相应的改进建议，以期对现有光伏电站的建设和运行产生有益的影响。
关键词：光伏电站发电量安全
近年来，国内光伏电站建设如火如荼，装机总量已近200GW。光伏电站类型也从早期的kW级别的边防哨所或者路灯等小型电站，逐步扩大到MW级别的大型电站，如大型地面或屋顶电站。光伏发电为能源的清洁供应提供了强有力的支持，但是由于光伏电站建设的迅速发展，其中也必然存在着一些问题，将会对电站运行产生不利的影响。本文从光伏电站的各个阶段中可能产生的问题，对影响光伏电站运行的因素进行分类，并逐一分析。
1）光伏电站中组件的朝向
在目前的光伏电站所存在的问题中，由于光伏电站的设计原因而产生的问题是一个重要方面。由于光伏电站具有占地面积较大的特殊性，而光伏建设用地的紧张性，使得当前很少存在完全平整的平坦地面可用于电站建设。特别是近几年，光伏电站大部分建设于山地上，山地不可避免的会带来组件朝向不一致的问题，从而导致组串中电流的差别。甚至由于现场地面的坡度变化较大，容易造成组串之间的遮挡，发电量的损失较大。应在设计中因地制宜，综合考虑山地的朝向和坡度，减少朝向和遮挡问题的影响。
2）光伏电站的支架基础
综合考虑经济性和时效性，大型光伏电站的支架基础一般采用打孔钢筋浇注基础的形式或者采取工厂预制桩，现场机器打桩的形式。其中浇注由于需要等待水泥的凝固，所以周期会稍微加长，而机器打桩速度较快，但不适于较硬土质地面。不管何种的基础形式，都会面临着雨水的影响。雨水会对电站的地面和基础产生侵蚀和破坏，在北方地区地面植被较少，地表土质疏松，极易受雨水冲刷影响，而在南方地区虽然植被较多，但是降雨量较大、较多，许多电站建设中缺少对这方面的考虑，在电站的建设过程以及后期运行过程中都存在由于基础被冲刷破坏导致的支架倾斜、地埋线线缆裸露以及电站现场道路被冲断的现象等等，给电站的运行带来极大的危险性。在设计和施工中应已经气候条件和现场地质情况进行现场排水的设计和排水设施的建设。
3）组件的连接端子
光伏电站中光伏组件之间、组件至现场汇流箱和组件至组串逆变器的连接均使用公母头的接插件进行连接，具有方便、快捷和防止正负极误插的优点。由于接插件的些微差异，以及安装工人的安装技术差异，而且现场接插件的数量巨大，容易发生接插件连接不正确的现象。主要表现在：一是现场使用的接插件和组件使用的接插件不完全配套，无法保证完全插拔到位；二是一些现场制作的接插件，存在工艺误差，造成线缆和接插件连接不牢固、虚接。三是接插件正负极连接时，插接不到位，接触电阻过大。前一种情况较易于解决，及时更换一致的接插件即可。但是后两种情况不易于通过观察及时发现，在电站安装完成投入运行后，过大的接触电阻将会导致接插件过热熔化乃至引发火灾险情。因而应加强接插件一致性检查、和对现场人员的培训，在运行中可使用红外成像仪对接插件进行过热排查。
4）电站现场植被
地面光伏电站易受电站中杂草和周围树木等的影响，杂草和树木过高会对光伏组件产生遮挡，使得光伏组件极易发生热斑现象，导致组件中电池片过热乃至发生局部热击穿的现象，影响光伏电站运行和安全。组件下方的过多杂草一方面会影响组件的散热，另一方面会带来严重的火灾隐患，特别是在冬季时由于天气干燥，杂草将干枯易燃。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆一般光伏电站的占地面积均较大，运维人员数量有限，且对其影响重视程度不足，导致部分电站中杂草丛生，安全隐患较大。为了保证电站的安全运行，应及时进行杂草清理，可雇佣部分人员及时清理，或使用一些环境友好型的化学试剂对杂草清理，也可以在保证电站安全运行的基础上结合畜牧养殖进行杂草清理。
5）光伏支架
光伏电站支架一般使用镀锌钢材料，25年的光伏电站寿命要求支架具有良好的抗腐蚀性，能够承受风雨和阳光的侵蚀，目前对于光伏支架所使用的镀锌钢材料表面镀锌层厚度的要求是不少于65μm。光伏支架镀锌钢生产的工艺一般为热浸镀锌，其均匀性和一致性较差，导致镀锌钢材料表面镀锌层厚度偏差较大，使得支架中部分区域镀锌层较薄或者未覆盖镀锌层，更严重的是支架锈蚀等等支架不符合要求的情况时有发生。一方面应对镀锌层厂家严格要求，保证镀锌层的厚度要求。另一方面在后期运行中，应对支架进行逐一排查，对支架中镀锌层缺失或者已经锈蚀的地方进行清理然后进行防锈处理。
6）光伏组件接地
光伏电站一般建设于空旷地区，覆盖范围较大，且均为高压电气设备，易受雷击影响，因而光伏电站的防雷接地必须要做好。部分电站中存在使用组件安装压块对组件进行接地连接的现象，由于组件铝边框的表层为三氧化二铝绝缘层，安装压块较难穿透该绝缘层与组件边框形成电路连接，且在后期的运行过程中，由于环境条件的影响（温度变化和组件震动等），会导致安装压块与组件之间的电路连接断路，使得组件无法形成牢固的接地连接。光伏组件的接地应使用组件边框上的专用接地孔进行接地连接。
7）光伏电站安装方式问题
为了保证光伏组件的长达25年的室外使用，光伏组件的安装应可以承受一定的风载和雪载的要求，这就要求在光伏电站运行过程中光伏支架应牢固可靠不变形，光伏组件应严格按照生产厂商的要求进行安装固定。现阶段光伏组件使用的安装方式一般为使用安装孔的螺栓安装方式或者压块安装方式，其中压块安装方式以其便捷性占据着较大的比例。在光伏电站中经常可以发现存在部分压块未进行紧固，甚至出现压块缺失的现象。光伏电站的运行过程中，环境中存在着风的影响，未牢固固定的光伏组件，在风的不断吹动下会产生较大幅度的振动，极易造成组件内部隐裂；而当风力较大时，有可能将组件从支架上直接吹落，带来组件碎裂、组串断路和危及运维人员人身安全等的危险，最终导致电站发电量的降低和产生安全问题。应加强对安装人员的培训，并对现场安装进行及时核查。
8）光伏电站运维
光伏电站中部分运维人员对光伏产品的特性认识不足，缺少专业的基础知识，部分电站运维人员来自于火电等传统电力机构，对于光伏发电的各项要点认知不够，无法及时发现电站中存在的问题。比如目前光伏电站中均拥有智能的系统监控后台，对光伏组串的电压和电流，逆变器的各项输入、输出均可进行实时的采集、显示和记录。在监控系统中，通过对不同组串的电流值进行比较可及早快速发现异常组串，进一步结合验收图纸对发生问题的组串进行定位，保证了运维人员可以迅速高效的确认异常组串中存在的问题（组串中是否有组件破损，组件有无被遮挡和线缆是否受损等等），及时进行改进，可节省大量的人力巡检的需要，保证电站的安全有效运行。应加强对运维人员的技术培训，提高技术水平，保证电站的高效运行。
本文从光伏电站的组件朝向、电站基础、线缆连接、光伏支架、接地和运维等电站设计、建设和运行的各个方面对电站中存在的一些问题进行了总结，并提出了一些建议和意见，可以对光伏电站的安全运行和发电的能力的提升具有一定的促进和指导作用。
参考文献：
[1] 沈辉.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005.
[2] 伊纪禄.太阳电池热斑现象和成因的分析[J].电源技术.2012(06).
论文作者:胡涛,伊纪禄,王金玉,徐正元
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：电站论文; 光伏论文; 组件论文; 支架论文; 镀锌论文; 接插件论文; 现场论文; 《电力设备》2019年第22期论文;