光伏电站运维的那些事

光伏电站这个领域，很明显，在即将进入后光伏时代之际，电站的运营、维护、托管业务将成为光伏电站的主旋律。而电站运营效率和效果将直接影响光伏电站的运行稳定性及发电量。对于计划长期持有光伏电站的业主来说，光伏电站的运营维护就显得十分重要和迫切了。运维业务的延伸和拓展也将成为光伏系统集成商的必争之地。

优质的光伏电站运维实施具有以下优点：

(1)实时数据的稳定即时采集，让业主和投资人随时随地对电站发电情况了如指掌;

(2)用预防性维护理念对电站的潜在故障进行实时分析和警报，防范潜在风险，让您高枕无忧，资产保值增值;

(3)对电站数据分析能够持续优化电站的运营管理，维护和提高电站全生命周期的发电效率和电量产出，进行资产评估;

(4)精准的发电量预测让国网电力调度系统灵活处理电力高低峰期的电力调配;

(5)光伏电站火灾远动预警系统将极大程度降低火灾隐患，全面保护电站安全。

而光伏电站运营维护体系的核心在于实现最大的MTBF(平均故障间隔时间)和最小的MTTR(平均故障恢复时间),包括以下环节：

(1)7x24运行状态实时监测; (2)维护团队管理; (3)现场巡检与组件清洁; (4)故障分析与管理; (5)现场点检与故障清除; (6)质保及索赔等。

结合近几年国内外光伏电站运维期间出现的问题，影响光伏电站稳定运行的因素体现在以下几个方面：

(1)故障处理不佳：故障停机过多，电站产出偏差较大;

(2)运维效率低：由于电站所处地理环境限制、专业技术人员匮乏、电站分散布局造成的现场管理难度加大以及缺乏专业的运维管理系统造成的效率低下;

(3)缺乏维护工具：光伏电站维护检测方式落后，缺乏现场检测维修工具;

(4)维护措施不到位：维护工作不能适应现场环境条件，宽温，粉尘污染;

(5)安全防范不足：无有效措施预防电站火灾，防盗及触电事故;

(6)监测数据分析能力不足：主要体现在数据误差较大、数据存储空间不够、数据传输掉包严重及数据采集范围缺失等。

为了建立有效系统化的光伏电站运维体系。我们首先需要明确光伏电站的运维的技术要求。具体分析如下：

组件维护标准

1.组件清扫维护

清扫条件：光伏方阵输出低于初始状态(上一次清洗结束时)输出的85%。

清洗注意事项：

(1)清洗工具：柔软洁净的布料;(2)清洗液体：与组件温差相似

(3)气候条件：风力>4级，大雨、大雪等气象条件禁止清洗;(4)工人数量：15—20人

(5)清洁时间：没有阳光的时间或早晚，光伏组件被阳光晒热的情况下用冷水清洗会使玻璃盖板破裂。

2.组件定期检查及维修

检查维修项目：组件边框、玻璃、电池片、组件表面、背板、接线盒、导线、铭牌、光伏组件上的带电警告标识、边框和支撑结构、其它缺陷等。

若发现下列问题应立即调整或更换光伏组件：

(1)光伏组件存在玻璃破碎、背板灼焦、明显的颜色变化;

(2)光伏组件中存在与组件边缘或任何电路之间形成连通通道的气泡;

(3)光伏组件接线盒变形、扭曲、开裂或烧毁，接线端子无法良好连接。

光伏建材和光伏构件(如双玻组件)应定期由专业人员检查、清洗、保养和维护，若发现下列问题应立即调整或更换：

(1)中空玻璃结露、进水、失效，影响光伏幕墙工程的视线和热性能;

(2)玻璃炸裂，包括玻璃热炸裂和钢化玻璃自爆炸裂;

(3)镀膜玻璃脱膜，造成建筑美感丧失;

(4)玻璃松动、开裂、破损等。

3.组件定期测试

测试内容：绝缘电阻、绝缘强度、组件IV特性、组件热特性。

4.阵列定期检查及维修

检查维修项目：光伏方阵整体、受力构件、连接构件和连接螺栓、金属材料的防腐层、预制基座、阵列支架、等电位连接线、接地可靠性，其它缺陷等。

5.阵列定期测试

光伏阵列应满足以下要求：

(1)光伏方阵整体不应有变形、错位、松动等现象。

(2)用于固定光伏方阵的植筋或后置螺栓不应松动，采取预制基座安装的光伏方阵，预制基座应放置平稳、整齐，位置不得移动。

(3)光伏方阵的主要受力构件、连接构件和连接螺栓不应损坏、松动，焊缝不应开焊，金属材料的防锈涂膜应完整，不应有剥落、锈蚀现象。

(4)光伏方阵的支承结构之间不应存在其他设施;光伏系统区域内严禁增设对光伏系统运行及安全可能产生影响的设施。

测试内容：机械强度测试

测试方法：对光伏阵列支架及光伏组件边框的最不利位置的最不利方向施加250N的力维持10秒，连续5次测试后阵列不能出现松动、永久变形、开裂或其它形式的损坏。

主要设备检测维修

1.汇流箱

直流汇流箱的运行与维护应符合以下规定：

(1)直流汇流箱不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁启闭应灵活;

(2)直流汇流箱内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象;

(3)直流汇流箱内的直流熔丝的规格应符合设计规定;

(4)直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧;

(5)直流输出母线端配备的直流断路器，其分断功能应灵活、可靠;

(6)直流汇流箱内防雷器应有效。

检测维修项目：汇流箱的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装。

测试项目：机械强度、绝缘电阻、绝缘强度测量、显示功能、通信功能、汇流箱热特性。

2.直流/交流配电柜

直流配电柜的运行与维护应符合以下规定：

(1)直流配电柜不得存在变形、锈蚀、漏水、积灰现象，箱体外表面的安全警示标识应完整无破损，箱体上的防水锁开启应灵活;

(2)直流配电柜内各个接线端子不应出现松动、锈蚀现象;

(3)直流输出母线的正极对地、负极对地的绝缘电阻应大于2兆欧;

(4)直流配电柜的直流输入接口与汇流箱的连接应稳定可靠;

(5)直流配电柜的直流输出与并网主机直流输入处的连接应稳定可靠;

(6)直流配电柜内的直流断路器动作应灵活，性能应稳定可靠;

(7)直流母线输出侧配置的防雷器应有效。

交流配电柜的维护应符合下列规定：

(1)交流配电柜维护前应提前通知停电起止时间，并将维护所需工具准备齐全。

(2)交流配电柜维护时应注意以下安全事项：

1)停电后应验电，确保在配电柜不带电的状态下进行维护;

2)在分段保养配电柜时，带电和不带电配电柜交界处应装设隔离装置;

3)操作交流侧真空断路器时，应穿绝缘靴，戴绝缘手套，并有专人监护;

4)在电容器对地放电之前，严禁触摸电容器柜;

5)配电柜保养完毕送电前，应先检查有无工具遗留在配电柜内;

6)配电柜保养完毕后，拆除安全装置，断开高压侧接地开关，合上真空断路器，观察变压器投入运行无误后，向低压配电柜逐级送电。

(3)交流配电柜维护时应注意以下项目：

1)确保配电柜的金属架与基础型钢应用镀锌螺栓完好连接，且防松零件齐全;

2)配电柜标明被控设备编号、名称或操作位置的标识器件应完整，编号应清晰、工整;

3)母线接头应连接紧密，不应变形，无放电变黑痕迹，绝缘无松动和损坏，紧固连接螺栓不应生锈;

4)手车、抽出式成套配电柜推拉应灵活，无卡阻碰撞现象;动触头与静触头的中心线应一致，且触头接触紧密;

5)配电柜中开关，主触点不应有烧溶痕迹，灭弧罩不应烧黑和损坏，紧固各接线螺丝，清洁柜内灰尘;

6)把各分开关柜从抽屉柜中取出，紧固各接线端子。检查电流互感器、电流表、电度表的安装和接线，手柄操作机构应灵活可靠，紧固断路器进出线，清洁开关柜内和配电柜后面引出线处的灰尘;

7)低压电器发热物件散热应良好，切换压板应接触良好，信号回路的信号灯、按钮、光字牌、电铃、电筒、事故电钟等动作和信号显示应准确;

8)检验柜、屏、台、箱、盘间线路的线间和线对地间绝缘电阻值，馈电线路必须大于0.5MΩ;二次回路必须大于1MΩ。

检测维修项目：配电柜的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装。

测试项目：绝缘电阻、绝缘强度测量、显示功能、通信功能、配电柜热特性。

3.逆变器

逆变器的运行与维护应符合下列规定：

(1)逆变器结构和电气连接应保持完整，不应存在锈蚀、积灰等现象，散热环境应良好，逆变器运行时不应有较大振动和异常噪声;

(2)逆变器上的警示标识应完整无破损;

(3)逆变器中模块、电抗器、变压器的散热器风扇根据温度自行启动和停止的功能应正常，散热风扇运行时不应有较大振动及异常噪音，如有异常情况应断电检查;

(4)定期将交流输出侧(网侧)断路器断开一次，逆变器应立即停止向电网馈电;

(5)逆变器中直流母线电容温度过高或超过使用年限，应及时更换;

检测维修项目：逆变器的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装。

测试项目：性能指标、保护功能、其它要求。

4.变压器

检测维修项目：光伏电站主回路升压变压器。

测试项目：转换效率测试、其他实验。

5.蓄电池(适用于离网系统)

蓄电池运行及维护应满足以下要求：

(1)蓄电池室温度宜控制在5℃~25℃之间，通风措施应运行良好;在气温较低时，应对蓄电池采取适当的保温措施。

(2)在维护或更换蓄电池时，所用工具(如扳手等)必须带绝缘套。

(3)蓄电池在使用过程中应避免过充电和过放电。

(4)蓄电池的上方和周围不得堆放杂物。

(5)蓄电池表面应保持清洁，如出现腐蚀漏液、凹瘪或鼓胀现象，应及时处理，并查找原因。

(6)蓄电池单体间连接螺丝应保持紧固。

(7)若遇连续多日阴雨天，造成蓄电池充电不足，应停止或缩短对负载的供电时间。

(8)应定期对蓄电池进行均衡充电，一般每季度要进行2~3次。若蓄电池组中单体电池的电压异常，应及时处理。

(9)对停用时间超过3个月以上的蓄电池，应补充充电后再投入运行。

(10)更换电池时，最好采用同品牌、同型号的电池，以保证其电压、容量、充放电特性、外形尺寸的一致性。

6.控制器(适用于离网系统)

控制器的运行与维护应符合下列规定：

(1)控制器的过充电电压、过放电电压的设置应符合设计要求;

(2)控制器上的警示标识应完整清晰;

(3)控制器各接线端子不得出现松动、锈蚀现象;

(4)控制器内的直流熔丝的规格应符合设计规定;

(5)直流输出母线的正极对地、负极对地、正负极之间的绝缘电阻应大于2兆欧。

主要维护工具

(1)常用工具：具备光伏电站各设备、元器件拆装所需的工具，及其它电站运营维护中可能用到的工具;

(2)测试工具：万用表、示波器、电流钳、红外热像仪/温度记录仪、太阳辐射传感器、IV曲线测试设备、电能质量分析仪、耐压仪、绝缘电阻测试仪、接地电阻测试仪、接触电流测试仪、方阵残余电流监测功能测试设备;

(3)防护工具：安全帽、绝缘手套、绝缘鞋、安全标志牌、安全围栏、灭火器;

(4)备品备件：光伏电站运营维护公司应配备光伏电站运行过程中的易损、易耗件，出现损耗时应及时更换。

运维文档管理

1.电站技术资料

(1)光伏电站全套竣工图纸

(2)关键设备说明书、图纸、操作手册、维护手册

(3)关键设备出厂检验记录

(4)设备台账、设备缺陷管理档案(与条款13对应)

(5)设备故障维护手册

(6)事故预防及处理方案

2.运维技术材料

(1)安全手册;

(2)光伏系统停开机操作说明

(3)监控系统操作说明

(4)光伏组件及支架运行维护作业指导书

(5)光伏汇流箱运行维护作业指导书

(6)直流配电柜运行维护作业指导书

(7)逆变器运行维护作业指导书

(8)交流配电柜运行维护作业指导书

(9)变压器运行维护作业指导书

(10)断路器运行维护作业指导书

(11)隔离开关运行维护作业指导书

(12)母线运行维护作业指导书

(13)避雷器运行维护作业指导书

(14)电抗器运行维护作业指导书

(15)光伏电站安全防护用品及使用规范

3.设备运行记录文件

(1)运营维护记录和处理的程序

(2)运营维护记录的保存期限是否大于或等于五年，并保存相应记录

(3)是否建立并保持运营维护认证档案

(4)电站巡检及维护记录

(5)电站运行状态记录

(6)设备检修记录

(7)事故处理记录

(8)防雷器、熔断器动作记录

(9)逆变器自动保护动作记录

(10)开关、继电器保护及自动装置动作记录

(11)关键设备更换记录

(12)电站各项性能指标和运行参数记录

4.上墙悬挂图表文件

(1)电气主接线图

(2)设备巡视路线图

(3)主要设备运行参数表

(4)正常停机开机操作顺序表

(5)紧急停机操作顺序表

(6)紧急事故处理预案

(7)紧急联系人及联系电话

5.警告牌及标识

(1)危险警告牌

(2)电击警告牌

(3)高空操作，防坠落标识

(4)接地保护端子标识

(5)操作警报

电站巡检及故障处理

(1)设备效率保障：光伏电站中各关键设备的效率应符合设计要求，对各关键设备的效率应进行实时监控及定期测试。

(2)设备状态：光伏电站中各关键设备应处于良好运行状态，应定期对各关键设备进行检查，降低故障发生率。

(3)故障抢修措施：运维服务人员7x24小时内针对现场故障进行排除处理。故障需要有明确处理有书面记录，记录包含发生故障的设备，故障发生时间，故障现象表征，故障解决方法与途径，故障解决人员及故障记录入等。

避雷器与电缆维护

1.接地与防雷系统

注意事项包括：

(1)光伏接地系统与建筑结构钢筋的连接应可靠。

(2)光伏组件、支架、电缆金属铠装与屋面金属接地网格的连接应可靠。

(3)光伏方阵与防雷系统共用接地线的接地电阻应符合相关规定。

(4)光伏方阵的监视、控制系统、功率调节设备接地线与防雷系统之间的过电压保护装置功能应有效，其接地电阻应符合相关规定。

(5)光伏方阵防雷保护器应有效，并在雷雨季节到来之前、雷雨过后及时检查。

检测维修项目：

(1)避雷器、引下线安装;

(2)避雷器、引下线外观状态;

(3)避雷器、引下线各部分连接;

(4)各关键设备内部浪涌保护器设计和状态;

(5)各接地线应完好;

(6)接地电阻符合设计要求;

测试项目：

(1)在雷雨季节后，检查电站各关键设备的防雷装置;

(2)对接地电阻测试;

(3)防雷装置腐蚀状况。

2.电缆

电线电缆维护时应注意以下项目：

(1)电缆不应在过负荷的状态下运行，电缆的铅包不应出现膨胀、龟裂现象;

(2)电缆在进出设备处的部位应封堵完好，不应存在直径大于10mm的孔洞，否则用防火堵泥封堵;

(3)在电缆对设备外壳压力、拉力过大部位，电缆的支撑点应完好;

(4)电缆保护钢管口不应有穿孔、裂缝和显著的凹凸不平，内壁应光滑;金属电缆管不应有严重锈蚀;不应有毛刺、硬物、垃圾，如有毛刺，锉光后用电缆外套包裹并扎紧;

(5)应及时清理室外电缆井内的堆积物、垃圾;如电缆外皮损坏，应进行处理;

(6)检查室内电缆明沟时，要防止损坏电缆;确保支架接地与沟内散热良好;

(7)直埋电缆线路沿线的标桩应完好无缺;路径附近地面无挖掘;确保沿路径地面上无堆放重物、建材及临时设施，无腐蚀性物质排泄;确保室外露地面电缆保护设施完好;

(8)确保电缆沟或电缆井的盖板完好无缺;沟道中不应有积水或杂物;确保沟内支架应牢固、有无锈蚀、松动现象;铠装电缆外皮及铠装不应有严重锈蚀;

(9)多根并列敷设的电缆，应检查电流分配和电缆外皮的温度，防止因接触不良而引起电缆烧坏连接点;

(10)确保电缆终端头接地良好，绝缘套管完好、清洁、无闪络放电痕迹，确保电缆相色应明显;

(11)金属电缆桥架及其支架和引入或引出的金属电缆导管必须接地(PE)或接零(PEN)可靠;桥架与桥架间应用接地线可靠连接;

(12)桥架穿墙处防火封堵应严密无脱落;

(13)确保桥架与支架间螺栓、桥架连接板螺栓固定完好;

(14)桥架不应出现积水。

检测维修项目：

(1)电缆选型及敷设

(2)电缆的负荷运行

(3)电缆的排线安装

(4)电缆所处环境

(5)电缆接地绝缘

(6)电缆运行状态

测试项目：

(1)电缆压降

(2)绝缘电阻

(3)绝缘强度

电站数据采集及处理中心要求

1.环境监控系统内容包括：

(1)机房温度湿度监控

(2)UPS运行状态监控

2.安全稳定的网络环境具体要求

(1)LAN：双链路光纤交换

(2)WAN：防火墙+入侵检测设备+网闸构成外网的安全防范措施

3.7X24小时故障监控及应急处理不间断要求

(1)UPS保证电源7x24小时不间断

(2)7x24小时人员值班

(3)冗余设计原则保证设备链路7x24小时不间断

4.数据安全存储要求

(1)数据存储架构由数据库服务器+磁盘阵列+备份服务器+磁带机组成

(2)数据异地备份(融资中心1+1备份)

在通信行业运维体系中专门针对NOC(NotionalOperationcenter)及ROC(RegionalOperationCenter)的配置要求及SOP(标准作业流程)，针对光伏电站运维数据中心配置及标准作业流程，笔者梳理及总结如下：

通讯传输链路的标准：要求配置固态网络专线链路，每条专线链路带宽不小于2M。对于光伏电站内部需进行数据采集的设备数量超过200台以上的，要求每条专线的链路带宽不小于10M。

运行环境标准：独立封闭的机房，机房有单独的门禁管理权限。机房需配备独立的双空调制冷系统。机房温度标准为22±2℃，机房湿度标准为45%～65%，不间断UPS电源。同时装配环境预警系统，以及独立的气体灭火系统。由于不可抗拒因素无法提供独立机房，数据中心的机柜需要完全独立的机柜。机柜必须在非操作情况下上锁，钥匙由专人指定管理，并需有钥匙的使用记录可以进行查询。机柜的设备供电必须有自己独立的不间断的UPS电源，机柜必须在视频监控范围之内。机柜所在机房的温度标准为22±2℃，湿度标准为45%～65%，同时机房需配备独立的双空调制冷系统。装配环境预警系统，以及独立的气体灭火系统。

运行设备标准：要求运行的监控服务器可以7X24小时不间断工作，对于关键设备必须有冗余热备。必须由防火墙作为Internet的接入设备，起到Internet安全防范作用。

服务器配置标准：

(1)CPU：数量≥4cores主频≥3.0GHz;

(2)内存：类型DDR3容量≥4GB;

(3)硬盘：数量≥2;

(4)接口类型：SAS;

(5)转速：≥10K;

(6)单盘容量：≥500GB;

(7)支持硬盘热插拔和支持RAID多种方式;

(8)电源：2个热插拔冗余电源;

防火墙配置标准：

吞吐量≥1000M;并发数量≥50000个;WAN口数量≥2个支持网络地址转换NAT和端口地址转换PAT功能，具有VPN功能;支持入侵检测功能：Dos，DDos;

数据的存储标准：

数据的存储周期为25年。数据中心有备份机制。数据存储架构由数据库服务器+磁盘阵列+备份服务器+磁带机组成。对于超过10兆网的电站，要求对数据进行异地备份;

数据/备份服务器配置标准：

CPU：数量≥4cores;主频≥3.0GHz;内存：类型DDR3容量≥4GB;硬盘：数量≥5;接口类型：SAS;转速：≥10K单盘容量：≥500GB;支持硬盘热插拔和支持RAID多种方式;磁盘阵列配置标准：单机磁盘数量≥12个;内置硬盘接口：SAS;RAID支持：RAID级别0、1、5、6、10;电源：2个热插拔冗余电源;磁带机配置标准：支持的介质：LTOUltrium1(只读),LTOUltrium2(读写)，LTOUltrium3(读写);支持操作系统Windows,以及其它操作系统;存储容量≥400GB;压缩后存储容量≥800GB;

数据中心运维人员的资质标准：

必须同时拥有两个国家计算机等级四级证书：网络工程师证书和数据库工程师证书;

运维人员的工作标准：

要求必须至少有一个以上人员7X24小时在数据中心现场进行工作。要求所在现场人员必须拥有数据中心运维的资质，能够进行监控和预警以及紧急故障处理的工作;

数据中心访问权限标准：

数据中心的操作由专职人员进行操作，操作人员根据操作的权限划分等级并有对应的用户名和口令;

数据中心记录的查询标准：

支持历史任何时期的数据快速查询，查询的范围包括：设备状态，设备维护记录，设备保养记录，人员设备各项操作记录。查询的最小单位时间为秒，查询周期为25年;

数据中心体系认证标准：

数据中心的设计要符合ISO27001信息安全管理体系认证;

数据中心安全风险防范标准：

对于超过10兆瓦的光伏电站，必须有异地数据中心的备援方案(异地机房和相似的工作环境);

数据中心数据采集标准：

保证数据采集的稳定性：每月数据缺失率不能超过千分之五;

数据中心数据传输安全校验标准：

每月一次检查数据上传的准确性和安全性。传到CGC的数据必须为原始一手的现场数据。在往CGC传输数据过程中，为了保证数据的安全性，必须采用AES-128位电子数据加密算法。

运维团队建设要求

1.运维管理组织建设要求

运维管理组织需要具备建立完善的质量管理体系，运营维护管理单位应建立符合ISO-9001质量管理体系认证的运维管理流程和内审体系。

运行维护管理单位应具备专业技术人员进行光伏电站运行维护管理，专业人员要求具备高压上岗证、弱电工程师资格证、维修电工证和特种作业操作证。

2.运维人员专业分类

(1)电气运维人员

(2)高压类运维人员

(3)数据中心运维人员

(4)结构运维人员

(5)其他运维人员

3.运维人员培训体系建设

(1)上岗前安全的培训

(2)上岗前运维技能培训

(3)年度上岗实操评核和再培训

(4)年度应急预案演习训练

4.运维人员技能要求

运维人员技能的设定准则以实际工作过程中对安全作业的要求和对技能的实际需求为制定依据，一般而言，要求如下：

(1)电气运维人员应持有维修电工中级证书

(2)弱电类运维人员应持有弱电上岗证

(3)高压类运维人员应持有高压上岗证

(4)数据中心运维人员应持有国家计算机等级四级证书、网络工程师证书和数据库工程师证书

(5)其他运维人员应持有特种作业操作证(电工类)

综述，光伏电站运维对于光伏电站稳定运行25年来说显得至关重要，是保险公司发电量保险产品开发，光伏电站投资商财务模型设计的基础。各光伏系统集成商应以重视和关注!