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分布式光伏运维在公益场馆屋顶的应用分析

服务与支持2024-01-03

  摘要:2021年9月,国家发展和改革委员会发布了《烷善能源消费强度和总量双重控制体系计划》,鼓励可再次生产的能源的使用,支持可再次生产的能源的发展。在政策的推动下,光伏发电市场将迎来高水平发展的新机遇。结合山东博物馆光伏电站的日常管理经验和其他项目的研究,分析了电站运行维护过程中的几个明显问题,提出了提高电站运行质量、促进我国太阳能发电事业健康发展的解决方案。

  2021年9月,国家发展和改革委员会发布了《提高能源消费强度和总量双重控制体系计划》,提出到2035年,能源资源优化配置和节约体系将更成熟和完善。《山东省能源发展“十四五”规划》明白准确地提出,“十四五”期间,山东省将实施可再次生产的能源倍增行动,推进工业生产厂房、商业建筑、公共建筑、住宅等屋顶光伏建设,优先发展“自用”分布式光伏。在这一政策的推动下,光伏发电市场将迎来高水平发展的新机遇。

  山东博物馆太阳能光伏并网发电系统位于博物馆顶层,实施面积约7000m2。光伏矩阵采用标准功率为180WP的多晶硅光伏组件,共39组2500元,总装机容量429kWP。该项目于2010年7月竣工投入到正常的使用中,至今已持续运行11年。结合电站日常管理经验等项目研究,探讨光伏电站日常运行维护过程中必须要格外注意的几个问题,帮助完善文化公益场所光伏发电运行系统。

  在分布式光伏发电系统现有水平的基础上,考虑硬件设施、工作环境等方案实施的真实的情况,从发展的角度规划电站建设,不仅方便日常维护管理,而且具有连接未来先进的技术的能力。在山东博物馆逆变器工作11年内,除日常维护外,机房设备正常,室外检修两次。事实上,逆变器按太阳能电池板单元分布,位置设计不合理会给人员日常检查带来不便,室外环境恶劣,沙尘、水蒸气容易进入逆变器,如不采取保护的方法,轻易造成内部电路故障;设备选择和更换不匹配,不兼容,会影响系统发电效率,给电网安全稳定运行带来隐患。

  目前,我国太阳能光伏发电已进入商业应用阶段。在光伏产品生产方面,市场供应商良莠不齐,产品质量波动较大;在技术服务方面,运维单位总实力薄弱,人员技能水平参差不齐,最后导致光伏电站在运维管理中暴露出很多问题。光伏电站建设初期,方案设计疏忽、设备质量缺陷、实施工程质量差等问题给电站后期运维带来严峻挑战;在日常管理中,电站工程师对光伏产业了解不够,专业素质低,缺乏实践经验。电站经常因操作不当而出现技术故障,或因监测不到位而无法准确判断和消除故障,影响光伏发电系统的正常运行。

  良好的运维管理体系是保证电站稳定运行的基础,扎实的实施体系是电站正常运行的可靠保障。光伏电站运维管理体系主要是明确电站运维管理细节,明确业主和维修单位在电站管理中的工作职责和处理权限。但目前光伏电站运行管理存在权责不清、管理混乱的现象:单位部门之间的管理界面模糊甚至存在管理空白,制度权责不完善、不明确,导致业主和维修双方产生负面怠工态度,在电站运行、数据管理、维修等方面相互争论;虽然有些电站制定了相对完善的运维管理体系,但在人员落实上存在缺位错位和懒惰。

  长期以来,国有资产管理研究习惯注重明显的资产投资收益,而隐性和内部的资产收益研究并没有引起足够的重视。可再次生产的能源开发利用作为部门主管资金项目,在单位主体申报财务预算时,往往纳入整体运营资金,不反映其突出重要性,导致绩效考核目标不明确、重用轻管理、资金挤压、产出效益低。对于盈利的光伏电站,人们从投资者的角度完成了经营模式、管理机制、政策支持等投资策略的全过程研究,“生产自用”模式下潜在的能源节约也应及时分配运维资金,积极探索可持续发展的资产激励策略。

  文化场馆设施平面面积大,屋顶无遮挡,平面铺设优势显著,适合屋顶分布式光伏发电系统。新建场馆建筑和光伏发电系统应统一规划设计,建筑外观协调美观,供电系统安全可靠;现有建筑实施光伏建筑附加(BAPV)本工程还应考虑结构改造和电气安全。

  根据光伏电站的实际工况,太阳能机房应设置在建筑物的屋顶或顶层,控制设备的集中管理,优化线路敷设方案,降低线路能耗,减少故障点。

  逆变器作为光伏发电系统的关键设备,内部有电容器、显示屏等电子元件,不耐高温。应集中安装在屋顶或顶层机房,遮雨、防尘、防湿、通风散热良好;安装的地方考虑网点和部件之间的距离,节省投资成本,部件附近电缆损耗低,施工方便。电池方阵的支撑基座多采用现浇混凝土施工。浇筑过程中,建议在混凝土中加入适量的防水混合物,与屋面防水系统一起设计施工,防止屋面雨水渗漏。

  经过十多年的发展,我国光伏制造业实现了本地化生产,工业化技术水平和体系建设达到世界水平,多晶硅材料、电池板组件、逆变器等生产所带来的成本明显降低。巨大的市场发展前途也引发了行业思考:怎么来识别许多光伏产品的好坏,确保电站的运行寿命和质量。

  光伏电站的整个寿命周期长达20多年,关键设备的品牌选择和技术服务是决定电站收入的重要的条件。由于技术专利的排他性,买方应仔细选择品牌,以明确的标准筛选巨大的光伏市场,全面调查品牌影响力、科研实力和企业未来的发展潜力,选择合作目标。以市场导向为主线,考虑到成本控制和性能改进,第一先考虑技术上的支持和研发投资强、产品质量逐步的提升的品牌企业作为长期战略合作伙伴。

  影响分布式光伏电站发电的重要的条件是系统效率。系统组件的选择或更换应符合规范要求,以逆变器为单元划分子系统,接入系统的组件电气性能参数应尽可能一致。太阳能电池板等核心产品应注意光电转换效率,逆变器、变压器、汇流箱、电缆等质量技术相对成熟的设备应优先满足设计参数。

  文化单位要定期组织学习国家新能源有关政策,紧跟光伏发电产业高质量发展步伐,制定符合自身场馆特点的运行、维护、维护等中长期规划,做好电站运行管理工作。

  制定详细可行的管理计划的根本任务是保持国有资产的安全和完整性。既要注意约束维修单位,保证运维质量,又要明确产权单位的责任和义务,增强员工监督管理的积极性和责任感。近十年来,国家出台了多项标准规范,细化检查周期和维护规则,规范电站信息化管理。

  定期维护光伏电站的正常运行至关重要。维修单位应分析电站的使用情况,检查设备是否有疾病运行,准确找出故障原因,确定故障点。注意汇流箱、配电柜等箱内是否有灰尘、接触松动,检查电缆老化问题,掌握电池板热点现象和逆变器部件的工作情况。在维护管理过程中,注意记录天气条件、发电时间、发电量、负荷、设备故障等电站的实时运行数据。详细可靠的运行和维护记录是判断系统工作是不是正常的基本依据,有助于预测系统故障,及时制定处理计划。

  目前,我国提高公共建筑能效的激励手段主要是财政补贴。“十四五”期间,光伏发电将实现无补贴、平价上网,相应的财政补贴政策相继停止,公共建筑节能降耗将面临激励不足等问题。怎么样保持和增加光伏发电的价值,迫切地需要确定科学的资产激励计划。

  资产激励,大多数产权单位注重设备维护责任,强调安全可靠,光伏发电等利用可再次生产的能源节能降耗的资产具有隐性产出的特点,设备收入容易被忽视。

  资产激励的对象主要是产权单位。一方面要注意资产保值,防止资产流失。公益事业单位的资金大多数来源于公共财政。政府决定资金分配比例时,要注意可再次生产的能源项目资金的开发利用申请,分别列出节能降耗项目资金,第一先考虑。充足的运维资金是项目保值运行的前提。另一方面,要保持资产增值,保证持久稳定的经济效益。对于有条件、有能力进行碳中和的文化公益场所,将节能降耗作为主要评价项目或加分项纳入单位年度绩效考核计划,制定科学的绩效激励标准,量化评价指标,充分的利用奖惩,提高资产激励的导向性,促进可再次生产的能源在公共建筑中的应用广度和深度。

  众所周知,文化场馆具有建筑量大、能耗强度高的特点。光伏发电系统的使用能轻松实现“自产自用”,减轻负荷用电的部分压力。在健全的政策激励下,产权单位可以从光伏发电系统的运维现场获得准确的反馈信息,找出客观事实与设计初衷的差距,从正反两方面获得经验教训,形成项目效率评价报告,突出设备的隐性经济效益。效率评价对运维方案的完整性和系统性具备极其重大意义,有利于业主各方面分析管理方案,调动和提高人员的工作积极性和责任感,逐渐完备设计理念和节能技术;促进运维企业提高服务的品质,规范员工工作行为,避免权责不清、管理混乱的局面,充分的发挥光伏发电系统的经济社会效益。

  AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监控光伏站点的逆变器设备、气象设备和摄像头设备,帮助用户管理分散在各地的光伏站点。基本功能包括:站点监控、逆变器监控、发电统计、逆变器一次图、操作日志、报警信息、环境监控、设备档案、运维管理、角色管理。用户都能够通过WEB和APP访问平台及时掌握光伏发电的效率和收益。

  目前我国的两种分布式应用场景分别是:广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏,这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

  在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表,通过网关将采集的数据上传至服务器,并将数据进行集中存储管理。用户能够最终靠PC访问平台,及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

  AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构,任何具备权限的用户都能够最终靠WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态(如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息)。

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