光伏電站運(yùn)維管理的分析與探討

李潤良

摘 要：近幾年，光伏發(fā)電的迅猛發(fā)展對電力企業(yè)的運(yùn)維管理提出了新的課題。尤其是電站投運(yùn)后的設(shè)備管理是電站管理的重要一環(huán)。只有降低電氣設(shè)備故障率，才能保障電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電站達(dá)到預(yù)期發(fā)電量，滿足收益要求。

關(guān)鍵詞：光伏；運(yùn)維管理；設(shè)備管理；故障率；分析

1 概況

在國家政策的支持下，光伏發(fā)電行業(yè)經(jīng)過近幾年的快速建設(shè)，國內(nèi)光伏發(fā)電企業(yè)和制造企業(yè)都有了很大的進(jìn)步。但也出現(xiàn)了很多問題。

運(yùn)維檢修方面，主要是大量光伏電站連續(xù)投產(chǎn)，運(yùn)維檢修人員補(bǔ)充不足，大多數(shù)人員缺乏現(xiàn)場運(yùn)維檢修經(jīng)驗(yàn)，且光伏電站屬新興發(fā)電形式，所有員工無光伏經(jīng)驗(yàn)且無成熟的光伏運(yùn)維管理體系借鑒。尤其是大型荒漠化并網(wǎng)光伏電站，地處偏僻，大多位于西部地區(qū)的荒漠戈壁地帶，交通不便利、電壓等級(jí)相對較高、35千伏或110千伏接入，但人才短缺、隊(duì)伍相對年輕、光伏運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)少、相對技術(shù)交流機(jī)會(huì)少、廠家事故處理周期長。一座100MWp的光伏電站，現(xiàn)場運(yùn)維人員每班僅5人，且人員技能素質(zhì)的提高是需要從大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中獲取。

電站建設(shè)方面、光伏電站電價(jià)受政策性影響較大，導(dǎo)致大部分項(xiàng)目工程建設(shè)期較短，這必然也會(huì)影響電站的安全和質(zhì)量。電站設(shè)計(jì)時(shí)間短，設(shè)備制造周期短、安裝時(shí)間短、調(diào)試時(shí)間短，這就造成了電站設(shè)計(jì)和設(shè)備生產(chǎn)、安裝、調(diào)試等諸多環(huán)節(jié)不能得到有效控制。隨著裝機(jī)容量的不斷增加，此種矛盾愈加突出。因此，光伏發(fā)電企業(yè)走專業(yè)化管理的道路已日趨重要。

2 設(shè)備的故障管理

2.1 故障發(fā)生規(guī)律遵循浴盆曲線

電氣設(shè)備作為電站的關(guān)鍵設(shè)備，是決定發(fā)電量和安全生產(chǎn)的重要因素。設(shè)備在使用過程中，必然會(huì)產(chǎn)生不同程度的磨損、疲勞、變形或損傷，隨著時(shí)間的延長，它們的技術(shù)狀態(tài)會(huì)逐漸變差，使用性能下降。設(shè)備維修作為設(shè)備管理的重要環(huán)節(jié)，是延長設(shè)備壽命，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，防止事故發(fā)生的重要保證。通過對設(shè)備故障進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)大部分電氣設(shè)備故障率曲線如圖1所示。這種故障曲線常被叫做浴盆曲線。按照這種故障曲線，設(shè)備故障率隨時(shí)間的變化大致分早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。

早期故障期對于設(shè)備又叫磨合期。在此期間，開始的故障率很高，但隨時(shí)間的推移，故障率迅速下降。此期間發(fā)生的故障主要是設(shè)計(jì)、制造上的缺陷所致，或使用不當(dāng)所造成的。進(jìn)入偶發(fā)故障期，設(shè)備故障率大致處于穩(wěn)定狀態(tài)。在此期間，故障發(fā)生是隨機(jī)的，其故障率最低，而且穩(wěn)定，這是設(shè)備的正常工作期或最佳狀態(tài)期。在此期間發(fā)生的故障多因?yàn)樵O(shè)計(jì)、使用不當(dāng)及維修不力產(chǎn)生的，可以通過提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、改進(jìn)管理和維護(hù)保養(yǎng)使故障率降到最低。在設(shè)備使用后期，由于設(shè)備零部件的磨損、疲勞、老化、腐蝕等，故障率不斷上升。因此認(rèn)為如果在耗損故障期開始時(shí)進(jìn)行大修，可經(jīng)濟(jì)而有效地降低故障率。

2.2 設(shè)備故障的維修策略（見圖2）

3 設(shè)備維修模式

3.1 計(jì)劃維修方式

計(jì)劃維修作為一種預(yù)防性維修模式，在各種大型電站普遍推廣使用，對保證設(shè)備處于良好狀態(tài)取得了較好效果，例如核電站、火電廠、水電站的定期的預(yù)防性試驗(yàn)、大修、小修等。可以事先安排好設(shè)備的使用和檢修時(shí)間，準(zhǔn)備好維修所需的人、財(cái)、物等，縮短了維修時(shí)間，提高了維修質(zhì)量。

3.2 先進(jìn)的設(shè)備診斷技術(shù)與狀態(tài)維修

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測維修是借助先進(jìn)的設(shè)備監(jiān)測、故障診斷、信息化管理平臺(tái)提供的信息，來判斷設(shè)備的劣化程度，有計(jì)劃地進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修。設(shè)備狀態(tài)維修應(yīng)該是設(shè)備維修方式中效率最高的一種方式。采用設(shè)備狀態(tài)維修可以及時(shí)掌握故障隱患并時(shí)消除，從而提高設(shè)備完好率和利用率，提高設(shè)備維修工作質(zhì)量和節(jié)省各種費(fèi)用，提高總體效益。

例如光伏電站監(jiān)控中心項(xiàng)目所研發(fā)的軟件平臺(tái)，將集電站監(jiān)控、故障診斷、信息化共享、操作票管理、設(shè)備管理等功能于一體。具備逆變器、匯流箱等設(shè)備的故障報(bào)警功能，為電站的狀態(tài)檢修提供一個(gè)平臺(tái)。

3.3 故障維修法

在基本的設(shè)備維修工作中，還有一種方法叫做故障維修法通俗叫做事后維修法，也就是壞了再修，不壞不修的方法。這種方法一般不被采用。

4 設(shè)備管理的人員與制度管理

針對光伏電站設(shè)備維護(hù)的上述特點(diǎn)從以下幾個(gè)方面來加強(qiáng)運(yùn)維人員的電站維護(hù)水平。準(zhǔn)備合理的備品備件，在合適的時(shí)間按照一定的方法和標(biāo)準(zhǔn)去維護(hù)或檢修指定的設(shè)備。

4.1 備品備件管理

4.1.1 做好備品備件工作是及時(shí)消除設(shè)備缺陷，防止事故發(fā)生后，縮短事故搶修時(shí)間、縮短停運(yùn)時(shí)間、提高設(shè)備可用效率，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施。主要分為：消耗性備品（匯流箱熔絲、控制回路熔絲等）、定期更換性備品（風(fēng)機(jī)軸承、呼吸器等）、設(shè)備性事故備品（匯流箱、逆變器、斷路器等）、材料性事故備品（電纜終端、電纜等）、配件性事故備品（瓦斯繼電器、端子等）。

4.1.2 制定備品備件采購及管理制度

從以下幾個(gè)方面出發(fā)，制定一套適合光伏電站特點(diǎn)的備品備件采購及管理制度。

（1）結(jié)合公司近幾年的生產(chǎn)月報(bào)設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)，分析易故障設(shè)備的故障原因，統(tǒng)計(jì)易故障設(shè)備的故障元件。對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行分類，在備品備件中考慮關(guān)鍵設(shè)備的戰(zhàn)略備用。

（2）與各設(shè)備制造廠家溝通，了解其設(shè)備的維護(hù)及檢修規(guī)程規(guī)范。對維護(hù)的周期，定期需要更換、檢修的元器件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（3）與各電站值長及各兄弟發(fā)電企業(yè)溝通并進(jìn)行平行對標(biāo)，了解設(shè)備故障情況及備品備件的消耗情況，包括消耗的名稱和數(shù)量。

4.2 設(shè)備的維護(hù)及檢修制度

該制度編制的意義是讓生產(chǎn)運(yùn)行人員了解何種設(shè)備多長周期在什么時(shí)間進(jìn)行什么部位的維護(hù)檢修工作。

光伏電站主要分為升壓站和光伏區(qū)兩部分，升壓站部分電氣設(shè)備（SVG除外）的維護(hù)檢修在變電站及火電廠、水電站等有幾十年的經(jīng)驗(yàn)，國家也頒布了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范，對升壓站的電氣設(shè)備的日常點(diǎn)檢、預(yù)防性試驗(yàn)和大小修做了詳細(xì)的說明。光伏區(qū)部分主要包括組件、支架、匯流箱、逆變器、光伏區(qū)監(jiān)控設(shè)備、光伏區(qū)陣列變等（離網(wǎng)項(xiàng)目包括儲(chǔ)能電池），升壓站部分的無功補(bǔ)償SVG，由于行業(yè)起步較晚，包括設(shè)備使用企業(yè)和設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在內(nèi)都還沒有建立起設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)檢修體系，國家也沒有頒布相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范。

聯(lián)合相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠家的售后技術(shù)支持人員及電站運(yùn)維人員結(jié)合設(shè)備歷年運(yùn)行特點(diǎn)，編寫光伏設(shè)備的維護(hù)、檢修手冊。為各個(gè)電站生產(chǎn)維護(hù)檢修人員提供一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 設(shè)備管理培訓(xùn)

通過常態(tài)化培訓(xùn)，提升運(yùn)維能力，提高設(shè)備維護(hù)檢修水平。教會(huì)運(yùn)維人員用何種方法進(jìn)行設(shè)備的維修和元件的更換，延長設(shè)備使用壽命，保證設(shè)備穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.3.1 培訓(xùn)范圍

既涉及到硬件設(shè)備也涉及到軟件設(shè)備，既涉及到高壓大型設(shè)備也涉及到低壓控制設(shè)備。從主變、開關(guān)柜、逆變器到保護(hù)裝置、直流系統(tǒng)、監(jiān)控平臺(tái)。

4.3.2 培訓(xùn)形式

（1）現(xiàn)場人員到設(shè)備廠家進(jìn)行培訓(xùn)。主要涉及的設(shè)備為故障率高或故障后對電量損失影響嚴(yán)重的關(guān)鍵設(shè)備，例如逆變器、無功補(bǔ)償裝置、主變、綜自系統(tǒng)、高壓開關(guān)柜等。

（2）理論培訓(xùn)。理論培訓(xùn)涵蓋光伏政策，光伏電站設(shè)計(jì)、建設(shè)、調(diào)試、運(yùn)行的規(guī)程規(guī)范制度，光伏電站設(shè)備的基礎(chǔ)知識(shí)，電力系統(tǒng)基本知識(shí)等。

（3）廠家現(xiàn)場培訓(xùn)。廠家現(xiàn)場培訓(xùn)涵蓋光伏電站所有的電氣設(shè)備，主要為設(shè)備的安裝、調(diào)試、操作、維護(hù)、檢修培訓(xùn)。廠家應(yīng)指派熟練、稱職的技術(shù)人員，對參加培訓(xùn)人員進(jìn)行指導(dǎo)和培訓(xùn)，并解釋相關(guān)設(shè)備范圍內(nèi)所有技術(shù)問題。技術(shù)培訓(xùn)技術(shù)資料由廠家負(fù)責(zé)整理及編制。

（4）集中電站級(jí)系統(tǒng)培訓(xùn)。各電站相關(guān)人員到指定地點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)。培訓(xùn)中心負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)相關(guān)電廠、電站的總工程師或具有豐富運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的專家級(jí)系統(tǒng)工程師對電站人員進(jìn)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)及技術(shù)培訓(xùn)。

5 維護(hù)檢修中心

光伏電站設(shè)備種類多，試驗(yàn)項(xiàng)目多，檢修項(xiàng)目多必須要有專業(yè)的試驗(yàn)檢修隊(duì)伍，但大多電站規(guī)模相對較小，維護(hù)檢修工作量相對較少，維護(hù)資金較少，供養(yǎng)不起專業(yè)的檢修隊(duì)伍。且光伏電站地處偏僻、分布分散、運(yùn)維人員少、維護(hù)檢修力量薄弱，針對上述特點(diǎn)，可在某一區(qū)域（省或大地區(qū)）內(nèi)建立獨(dú)立專業(yè)的檢修隊(duì)伍。該檢修隊(duì)伍負(fù)責(zé)所轄區(qū)域內(nèi)各電站的搶修、預(yù)防性試驗(yàn)、大小修等。合理安排所轄區(qū)域內(nèi)各電站的檢修時(shí)間。專業(yè)化管理不僅可以避免任務(wù)的不均衡，還能提高檢修的質(zhì)量和安全可靠性。

同時(shí)利用檢修隊(duì)伍的專業(yè)化，在不影響檢修質(zhì)量的同時(shí)，合理控制檢修時(shí)間，提高設(shè)備利用小時(shí)；減輕現(xiàn)場運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加設(shè)備檢修質(zhì)量，縮短站內(nèi)設(shè)備緊急搶修時(shí)間。

6 結(jié)束語

目前，各個(gè)集團(tuán)的光伏電站剛剛走上運(yùn)維的道路，探索經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)維和管理模式是提高發(fā)電量、增加電站效益的有效途徑。