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一般光伏电站的通用运维方案

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一、屋顶电站运维需要关注的重点

在长期运维过程中针对屋面电站主要要做到屋面的防火隐患，防腐隐患以及其他影响屋顶建筑及光伏安全和发电量的因素，重点关注如下几点：

1、运行中重点检查MC4接头接触情况，检查有无发热、烧熔现场，电站验收时检查MC4接头不应与屋面设施有接触；防患于未然。

2、检查汇流箱密封及电缆孔洞封堵情况，屋顶电站汇流箱多为平放布置，柜门密封差异漏水进入导致设备损坏；

3、发电高峰期屋顶设备的红外探测巡视频次要高于地面电站，发现温度异常高的区域要及时处理；

4、根据屋面组件积灰情况，合理安排组件清洁；

5、制定防腐措施，每年定期检查屋顶钢构爬梯、屋顶检修通道、避雷针、支架固件、组件固件螺丝锈蚀情况，发现锈蚀严重及时采取措施进行处理；

6、密切关注天气情况，在大风天气前后检查组件固件螺丝是否存在松动，屋顶设备是否有被风吹落的隐患，发现异常及时消除，暴风雪来临前做好除雪准备工作。

7、屋顶分布式电站难免涉及到爬高作业，运维人员除应取得高低压电工证外，还应培训考取登高作业证。

8、电站业主单位应为设备购置财产险，另外还应根据屋顶厂房用途购买其他相关的财产险。

二、智慧运行监控方案

公司在设计阶段就考虑到运维监督工作，在电站建设同时实施公司自主研发的智能化远程监控系统--智慧能源管理平台系统，此监控系统独立于站内监控后台系统之外，用于电站运行状态的远程实时监控。电站云平台监控系统是站内主控系统之外的监督平台系统，各监督机构可通过智能监控手机软件或云平台网页关注电站运行情况，以监督现场运维工作。

智慧能源管理平台系统架构组成

智慧能源管理平台包括三层架构：

（1）智慧能源管理中心，利用统一的数据平台，分析管理深能新能源旗下所有电站。

（2）电站监控系统，也称站端监控系统，可以完成对本次廉家坝水库光伏电站项目中设备的实时监控和日常运维管理。

（3）电气一次设备数据采集层，采集包括光伏逆变器、环境监测仪、箱变测控、电表、储能设备等数据信息，同时支持多厂家设备的数据采集。

智慧能源管理平台

智慧能源管理平台实现对深能旗下电站进行集中管理，提高电站的管理和运维效率，提升发电量，降低管理成本。阳光电源的智慧能源管理平台具有如下特性：

（1）基于大数据的计算平台，具备管理100GW+数据能力，支持25年、TB级数据存储，完善的容灾备份机制，充分保证数据安全。

（2）支持多地域多类型电站接入，将位于不同地区的电站进行统一监控管理，实现对辖区内多电站的数据监视、运维指导、设备故障预警、事故分析等功能，专家人员可通过系统远程指导一线人员作业，达到快速消缺、安全生产的目标。

（3）智慧能源管理平台实现深能总部对所有电站的集中管控，功能包括生产监视、智能分析、设备管理、物资管理、检修管理、安全管理、辅助决策等。

（4）数据分析功能，汇总深能旗下电站生产运营运维数据，利用大数据处理与数据挖掘技术，提取价值数据，形成一整套跨电站、跨地区的KPI指标来评估电站的运营情况，评估电站运行健康状况，快速找出短板、给出优化建议。分析电站运行情况、运维投入情况等，辅助集团决策分析。

三、智慧运行维护管理

利用云平台监控系统对各电气设备进行实时监控，实现故障报警、数据监测、维修保养等遥信功能，通过接入联网将监控信息发送到调控中心及电站控制室，电站运维人员前往相应地点进行处理，调控中心作为督促运维人员的辅助措施；运维人员处理完毕后，补充填写相应工作流程并归档，所有信息纳入设备档案或台账中，备查。

运维信息界面部分

展示信息如下:

（1）发电趋势图、今日累计发电量；

（2）当前功率、今日收入、等效社会贡献；

（3）发电排名、性能排名；

（4）告警、工单信息；

（5）值班信息。

电站运行监控

通过以图形化组态的方式，实现电站的图形化管理，方便用户通过电气组态图、设备组态图实时了解电站设备运行状态与电气参数。

（1）针对电站子阵以下设备的实时监控，展示逆变器、升压变、汇流箱和组串等的实时监测数据。可筛选子阵，并提供日期控件进行按日查询。

（2）针对电站子阵以上设备的实时监控，展示电能表、主变、并网点、气象站等的实时监测数据，同时提供日期控件进行按月查询。

智慧能源管理平台支持故障自动诊断发现，根据设备实时运行数据，判断逆变器、汇流箱、组串等电站设备的设备生产运行情况。通过逆变器采集数据，判断逆变器通讯异常、逆变器发电偏低、不同类型逆变器发电一致性，做出对逆变器故障的全面告警；通过汇流箱采集数据，判断汇流箱通信异常、组串持续零电流、组串发电偏低告警，并可查询统计历史设备故障情况。当设备运行状态发生重要故障时，及时告警，通知运维人员。

智慧能源管理平台具备在通讯故障或者网络异常时将数据进行存储缓冲处理的能力，全部点表数据按采样频率能够缓存至少7天以上，具备数据重传机制，具备断点续传的能力。当某个数据点或者站点发生数据传输故障时，能够产生报警，通知相应人员进行处理。

同时，管理平台支持人工缺陷发现，人工巡检、人为分析得到的设备故障录入到缺陷记录中，并可跟踪设备检修消缺情况，作为评估考核运维人员工作量的基础，形成从缺陷发现、检修消缺、评估考核闭环管理。

四、生产管理

运维模式

运维管理岗位设置满足运维需要，电站设置站长、运维工程师、主值班员、副值班员，运维以班组为单位，在站长的指挥下进行全站的运行操作及设备维护。

运维策略

运维策略目前是采取主值班员、副值班员分班组值班，承担电站及外围系统的运维工作。

运维管理系统内容

运维管理系统内容包括运行值班管理制度、交接班管理制度、巡回检查制度、设备定期试验轮换制度、工作票管理制度、操作票管理制度、继电保护定值管理制度、防误操作管理制度、工器具、设备管理制度、运行分析管理制度、培训管理制度等。

运维管理工作

运维部根据运维管理工作项目，制定相应的运行管理工作检查人员，按期进行检查并形成检查报告，运维管理的主要定期工作见下表。各电站可以根据现场实际情况进行补充和完善。

电站日常工作

运维部统筹部署的工作项目，制定适用于本电站的定期工作表，具体内容参见下表，站长或运维负责人应严格按其所列项目严格执行，并建立相关定期工作台账，运维部将定期进行检查。

运维制度

工作票制度

工作票对设备消缺过程中安全风险控制和检修质量控制具有重要的作用。工作票编制时需要细化备缺陷消除过程的步骤，识别消缺工作整个过程的安全风险（人员安全和设备安全），做好风险预判工作，主要包含：工作位置（设备功能位置和工作地点）、开工先决条件、工作步骤、工期、工负责人、工作组成员、工作风险及应对措施、备件（换件和可换件）、工具（常用工具和仪器仪表）等；工作票对工作过程中的关键点进行控制，以保障工作质量；工作票执行时需要严格执行工作过程的要求，严把安全质量关；工作票执行完毕后必须保存工作记录和完工报告。

操作票制度

操作票使用在对电站设备进行操作的任何环节。操作指令需明确，倒闸操作一般由两人进行操作，操作人员和监护人员共同承担操作责任，核实功能位置、隔离边界、操作指令、风险点后按照操作票逐条进行操作，严禁约定送电。所有操作规范应符合《国家电网倒闸操作要求》。

运行值班制度

运行记录分纸质记录和电子记录两部分，纸质记录主要为运行日志，运行日志记录电站当班值主要工作内容、电站出力、累计电量、故障损失、限电损失、巡检、缺陷和异常情况、重要备件使用情况等；每日工作结束后应在电站管理系统中记录当日电站运行的全面情况，纸质运行日志应当妥善保存。电站监控和自动控制装置监控的运行记录应每日检查记录的完整性，并妥善保存于站内后台服务器（信息储存装置或企业私有云）。

交接班制度

电站交班班组应对电站信息、调度计划、备件使用情况、工具借用情况、钥匙使用情况、异常情况等信息进行全面交接，保证接班班组获得电站的全面信息；接班班组应与交班班组核对所有电站信息的真实与准确性，接班班组值长确认信息全面且无误后，与交班班组值长共同在交接班记录表上签字确认，完成交接班工作。

巡检制度

巡检分为日常巡检、定期巡检两种种方式，日常巡检是电站值班员例行工作，按照巡检路线对电站设备进行巡视、检查、抄表等工作，值班员应具备判断故障类型、等级和严重程度的能力，发现异常情况按照巡检管理规定的相关流程进行汇报和处置，同时将异常情况应记录在运行日志中。定期巡检是针对光伏电站所建设地点的气候和特殊天气情况下进行的有针对性的巡检保证重要设备可靠运行的手段。

电站钥匙管理制度

电站设备钥匙的安全状态对电站运行安全有着至关重要的作用，电站钥匙分设备钥匙和配电箱、柜钥匙，电站所有钥匙分两套管理，即正常借用的钥匙和应急钥匙，应急钥匙由当班站长保存，正常借用的钥匙借出和还回应进行实名登记，所有使用人员应按照规定进行钥匙的使用。设备钥匙应配备万能钥匙，万能钥匙只有在紧急事故情况下经站长批准才能使用，其他情况下不得使用。

电量报送管理制度

电站应每月月末向总部报送当月电量信息。每月累计电量信息应保持与运行日志一致，每月累计故障损失电量信息应与设备故障电量损失信息保持一致，电量信息表编写完成后应由电站站长复核电量信息后报送总部，报送格式应符合总部管理要求，报送电量信息应真实、准确。

生产准备管理

生产准备工作是在施工期间对电站运营期所做的所有准备工作，主要在电站调试期间进行。电站运维人员提前介入工程调试阶段可以更深入的熟悉电站设备性能，故障历史，监督施工质量，在并网前及时提出并消除电站工程期间的施工问题。生产准备工作主要包含：电站运维规程编制、安装参与、调试参与、人员培训与授权上岗、上墙制度建立、设备台账建立、设备标牌制作、生产物资准备（如：法律规程采购、记录本、安全生产标识、工具、耗材、劳保用品等）、技术资收集和整理、设备交接准备工作、试运行工作、通讯网络和电话建设、生活区物资准备等。

移交接产管理

电站移交接包含电站移交前准备、必备项排查、设备移交、厂房移交、运行移交管理、遗留项管理、移交现场安全管理、钥匙移交管理、文件移交管理、备件和工具（常用工具、专用工具、计量仪器）移交管理等内容；其中，遗留项管理是整个移交活动的难点，生产方和工程方需要明确遗留项处理的责任人和完成时间，对于不能按时完成消缺活动的工程单位，由施工尾款作为消缺的费用，消缺由生产方代为完成。移交前电站必须排查必备项，所有必备项合格后才可启动移交活动；验收合格的项目由生产方接管进入生产运营阶段。

五、智能解决方案

电站清扫途径包括手持式清扫设备、半自动设备清扫、全自动设备清扫。具体清扫方式根据项目现场地形、阵列布置方式及标高进行选择。

灰尘的影响评估

光伏电站无论是渔光互补，风光互补，农光互补，或者是屋顶电站，无论是电站建在哪里，都存在组件积灰的情况，那就存在组件清扫的问题。对于建成投运光伏电站，电站的运维是其高效安全运行，经济运行的基础。为了保证光伏电站的系统效率，提高电站发电量，应该针对电站的环境和气候条件因地制定合理的运维方案，对于光伏电站都有重要意义。

灰尘污渍对光伏发电的影响主要在灰尘的遮挡效应、热斑效应、酸碱腐蚀等方面。

（1）光伏板积灰的遮挡效应

灰尘降落到光伏板表面，不仅遮挡了光线对光伏电池的照射，使得光伏电池实际接受太阳光的有效面积减少，而且还使得部分入射光线在玻璃盖板中的传播均匀性发生了改变。

遮挡状况下的光线传播示意图

光伏板一般有五层，从上到下以此为：玻璃盖板、上层EVA、光伏电池、下层EVA、背板TPT层。玻璃盖板一般为钢化玻璃，其作用为保护发电主体（如电池片），透光率较高，一般在91%以上；EVA用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明的，其材质的优劣直接影响到组件的寿命。

根据光线传播原理，一定波长的入射光照射到玻璃盖板上时，光线在玻璃表面发生折射和反射现象。折射后的光线在玻璃内部传播，并从另一表面透过，照射到光伏电池表面产生光电效应。当此玻璃盖板表面有灰尘颗粒时，光线传播路径较没有灰尘时有所不同。如图 3所示，当光伏板表面有灰尘时，光强为E的光线照射到灰尘表面时被灰尘吸收和散射，前者是光能△E1被灰尘吸收后变为热能，后者能量为△E2的光线则是被灰尘向四周散射，被散射的光线可能有部分照射到玻璃盖板上，图中所示E1光线是被灰尘散射到玻璃盖板上的光线，从而在玻璃盖板上又形成了一次折射和反射的光线传播过程。综上所述，在如上图所示情景中，由于积灰的遮挡作用，实际达到光伏玻璃盖板表面的光强为E1，进入玻璃盖板的能量较无积灰时要少（E -E1）即（△E1+△E2-E1），从而使得光电效应较清洁状态下弱，因此积灰状况下的发电量要比清洁状态少。

由上面的光线传播的理论分析可以得出，由于灰尘的存在，使得玻璃盖板的透射性减弱，从而到达光伏电池表面上的光强减弱，光电效应减弱，光伏发电量减少。

组件在不同辐照强度下的I-V曲线和功率曲线如下图所示，从图中可以看到组件的开路电压在光辐照强度大于400W/m2时变化很小，短路电流与光辐照强度成线性变化。当光辐照强度大于400W/m2时，组件最大输出功率点的电压基本相同，可以推知组件的效率基本不变，光辐照强度200W/m2时，最大工作点的电压变小，则组件的效率降低。

不同辐照强度下组件的效率表

（2）光伏板积灰的温度效应

灰尘降落到光伏板表面，一方面产生了遮挡，使得光伏板表面玻璃的透射率减小，减小了投射到光伏电池表面的太阳辐射量，另一方面降落到光伏板上的灰尘导致光伏板的传热形式发生了变化。

现有光伏板热平衡是建立在清洁光伏板情况下的热平衡模型，实际上在光伏板投入运行后，光伏板表面会积有灰尘或者树叶等物质，这些物质的存在使得光伏发电的热平衡发生了改变，因此当光伏板表面有灰尘时，太阳电池组件在长久阳光照射下，部分组件受到遮挡无法工作，使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑，如下图所示。热斑可能导致整个电池组件损坏，造成损失。

太阳电池出现热斑损坏的实验照片

（3）光伏板积灰的腐蚀效应

灰尘具有酸性或者碱性，而玻璃的成分主要为二氧化硅和石灰石等，当湿润的灰尘附在玻璃盖板表面，玻璃盖板成分物质都能够与酸或碱反应。随着玻璃在酸性或碱性环境下的时间增长，玻璃表面就会慢慢被侵蚀，从而在玻璃盖板表面形成坑坑洼洼，导致光线在玻璃盖板表面形成漫反射，在玻璃盖板中的传播均匀性受到破坏。

侵蚀状况下的光线传播示意图

如图所示，由于灰尘对玻璃盖板的腐蚀作用，玻璃盖板表面呈现许多的凹面，造成原有的光滑玻璃盖板变成了非光滑盖板，增大了玻璃盖板表面的漫反射。

由上图可以分析，光照到凹面时，光的传播路径较平整表面有明显不同，光线在凹面内产生数次的反射、折射过程。如光强为E的光线入射到凹面内，一部分E1折射，一部分E2在凹面内反射至凹面内，再经过折射、反射，一部分E21折射，一部分E22反射，综合起来，光强为E的光线，实际折射到玻璃盖板的能量为（E1+E21）。而对于平整情况下的玻璃盖板，当光强为E的光线入射到表面时，有E1’的光线能够达到光伏电池表面。

在光的反射和折射中，能量是守恒的，能量的分布情况满足：

其中：为入射光强，由直接光源或间接光源引起；为漫反射光强，由表面不光滑引起；为镜面反射光强，由表面光滑引起；为透射光强，由物体的透明性引起的；为被物体所吸收的光，由能量损耗引起。

当玻璃盖板受腐蚀较弱时，可以把玻璃盖板看成是为一反射率很低的光滑表面。对于此理想镜面，反射光集中在一个方向，并遵守反射定律，而对于一般的光滑表面，反射光集中在一个范围内，且由反射定律决定的反射方向光强最大。因此，对于同一点来说，从不同位置所观察到的镜面反射光强是不同的。镜面反射光强可表示为：

其中Ks是与物体有关的镜面反射系数，α为视线方向V与反射方向R的夹角，n为反射指数，反映了物体表面的光滑程度，一般为1~2000，数目越大物体表面越光滑。

由上面镜面反射光强公式可知，玻璃盖板表面越粗糙，n越大，此时反射光强增大，再由光的能量守恒方程可知，折射光的能量减少，实际到达光伏电池表面能量越小。

随着腐蚀程度的加深，光伏板玻璃盖板表面越来越粗糙不平，这时候可以看成为一理想漫反射表面。当光源来自一个方向时，漫反射光均匀向各方向传播，与视点无关，它是由表面的粗糙不平引起的，因而漫反射光的空间分布是均匀的。记入射光强为，物体表面上点P 的法向为N ，从点P指向光源的向量为L，两者间的夹角为θ，由Lambert余弦定律，则漫反射光强为：

漫反射入射光示意图

其中，是与物体有关的漫反射系数, 。

由上面漫反射光强公式可知，光伏板玻璃盖板表面越粗糙，漫反射系数越大，漫反射光强越大，再由光的能量守恒方程可知，折射光的能量减少，实际到达光伏电池表面能量越小。

由上面的分析可得，从玻璃盖板整体来看，由于酸性或碱性灰尘对玻璃盖板的腐蚀，造成玻璃盖板表面粗糙度增加，反射光强增大，折射光的能量减少，使得入射到光伏电池的光照强度减弱，光电效应减弱，发电量减少。

在光伏电站的运营阶段，制定经济合理的的运维方案，保证电站安全可靠性，提高电站的发电量。首先应对电站设备的运行状态进行实时监控，进行日常的巡检，消除安全隐患，保证关键设备的正常高效运行;其次还应对光伏电站的发电数据进行统计分析，针对环境和气候条件，找到影响发电量的主要因素，制定合理的方案，减少损耗。对于太阳辐照资源和环境温度，没有办法进行改善提高，只能做好记录，用以对光伏电站的系统效率的分析验证。对于中国西北地区的光伏电站，灰尘遮蔽是影响发电量的重要因素，西北地区干旱缺水，风沙很大，组件受到灰尘遮蔽的情况严重，下图所示。

光伏电站组件受灰尘遮蔽对比

手持式清扫设备

主要是人工手持清扫设备，挨个组件进行清扫。目前市场上已出现多种手持式清扫设备，如水枪、电动清扫盘刷/滚刷、高压水力清扫盘刷/滚刷等。

半自动清扫设备

无需架过桥导轨，直接由人工搬动至不同的阵列清扫。对于阵列安装不规整的光伏电站，无法使用全自动清扫机器人工作，如山地光伏电站，组串之间参差不齐，不在同一个平面上，无法通过过桥导轨将两个阵列连接起来，这时可以采用半自动型组件清扫机器。对于同一阵列，采用该设备自动清扫；对于不同阵列，需要人工搬动该机器移过去清扫。即人工移动清扫设备，挨个阵列进行清扫。因此，整个光伏电站只需要配备少数几台这样的设备，即可完成高效率的组件清扫。

智能清扫系统

即可自动清扫阵列，也可自动跨越阵列；工作时实现无人值守，能够全自动清扫光伏组件；阵列比较长,或者不同阵列之间，可以通过过桥导轨连接，自动跨阵列清扫。

智能清扫机器人方案

根据项目实际情况，优先建立自动清扫的标准组串（配置智能组件监控设备，实现标准阵列监控全覆盖），标准组串每天擦洗，其他组串与之进行对比，根据不同的月份不同光照灰尘对发电量的影响，能够量化灰尘对系统的发电量影响，超过设定值清扫系统会自动启动对整个电站的清扫。

六、无人机巡检方案

由于光伏发电行业的特殊性，光伏发电站往往地点偏远，设备众多，且分布范围区域广阔。虽然配备智能监控系统加强了对设备参数、健康水平的监控，仍然可能存在处于隐患或故障前状态的设备异常情况发生，一旦发生设备故障或污损，将造成直接财产损失以及安全隐患。现有的人力巡检方法存在效率低、错误率高、巡检时间长等诸多问题。通过采用无人机巡检，可以方便快捷的进行光伏板航拍检查、输电塔航拍检查、升压站设备航拍检查等各类巡检任务，并提供清晰可靠的视频和照片数据，用于后续数据处理和故障分析。通过我公司肥东梁园电站实际使用情况反馈来看，无人机巡检在组件破损、清洁情况、桥架变形、锈蚀情况等方面较传统人工巡检效率提高约20倍，效果良好。