摘要：我国多样化产业的发展和近年来节能减排、绿色发展的形势下，越来越多的光伏电站涌现在众人面前，尤其是屋顶分布式光伏电站凭借国家和地方政府的补贴政策刺激下发展迅速。面对新兴屋顶分布式光伏电站的建设投产，国内电力行业的运维管理工作者对其进行了一番探索。本文通过作者实地工作经验和市场调研首先简要介绍了屋顶分布式光伏电站的投资方式、运维方式，进而分析屋顶分布式光伏电站现状存在的运维管理困难供读者研究，为分布式光伏电站进一步发展提供经验交流。
关键词：分布式光伏电站；现状；运维难点；发展
近年来，分布式光伏电站成为光伏行业乃至整个能源板块多点开花的热点，得到国家和地方政府的大力支持，也得到了众多投资者的亲睐。数以万计的分布式光伏电站如雨后春笋般投资建成，如此高效率的投资建设导致运维管理模式和技术水平得不到较高质量的同步提升。据调研得知越来越多的光伏电站面临运维难题，如设计缺陷、设备质量缺陷、时间暴露的问题等都给光伏电站的运维带来严峻的挑战。
1.分布式光伏电站的简述
1.1分布式光伏电站的基本概念
分布式光伏发电并网系统内部包含分布式光伏电站系统，分布式光伏发电并网系统。主要有逆流和不可逆流两种，如果，光伏所发的电能超过负载用电量或者是发电时间和用户用电时间不统一，通常为了保证电能的的平衡设计为可逆流系统，如果光伏发电的能量小于负荷电能，这样就可以设计成为不可逆流系统，确保电网的电源和光伏的电源并联提供给客户。通常情况下，0.4kv的配电网接入装机容量不大于1MW的光伏电站；装机容量在1-10MW之间的光伏系统大多选择接入10kv或是35kv的配电网中[1]。装机容量在10-50MW的光伏电站可接入10kv的配电网，50MW的光伏系统可以直接接入220kv的输电网中。
1.2分布式光伏电站的主要特点
分布式光伏电站的特点主要有几个方面，第一，输出功率比较小。传统的集中电站的输出功率达到上千万千瓦甚至更高上百万的输出规模。然而，光伏发电的模块设计系统决定了它的规模大小可以改变，可以根据场地大小的不同来调整光伏系统的容量。通常来说，一个分布式光伏发电量可以达到上千千瓦，同时它的光伏电站大小不会直接影响到发电效率，也就是说小型的光伏系统投资收入并不会比大型的低。第二，分布式光伏发电的一个显著特点就是污染小，具有环保效用。分布式光伏发电在整个发电的过程中没有噪音同时也没有污染。第三，帮助缓解以及解决用电困难的情况。通常来说，分布式光伏发电的电量在白天是最多的，同时白天也是用电量最多的时候正好满足了人们对电量的需求，分布式发电的能量密度相对低一些。第四，分布式光伏电站设备安装位置分散独立。屋顶的大小和位置决定了分布式组件安装的规模和位置，分布式主要就是将一栋栋屋顶利用起来使用。
2、分布式光伏电站的投资模式、运维方式
2.1家庭式
分布式光伏电站投资建设灵活，成本控制取决于你的装机容量。很多家庭式屋顶的分布式光伏电站被私人建设起来，一般采取0.4KV“自发自用，余电上网”的模式。此模式一般规模最小，投资成本小，电压等级低。
家庭式分布式光伏电站安装在水泥结构屋顶上，安全稳定性较高，主要运维困难是为了充分利用仅有的一两百平米空间，通常安装密集，不利于日后维修更换、清洗，由于系统容量小而且是私人居多，技术水平和安全运行意识较差。
2.2工厂自投式或租赁式
一些工厂厂房所有者利用自家的屋顶进行投资建设分布式光伏电站，采取0.4KV、10.5KV、35KV“自发自用，余电上网”或者“全额上网”的模式自己开发。
市场上新能源投资公司利用公司技术水平和资质进行各城市工业区的闲置厂房租赁开发模式，此租赁开发模式为市场较大的主力军。
工厂自投式和租赁式的开发具有同样的运维模式：第一是采取第三方委托的运维模式，此模式适合投资建设主体无专业技术团队的投资或者有此类需求的投资主体；第二是自行建立运维团队运维的模式。自己培养的运维团队又有集中监控和分散值班额运维方式。
3、分布式光伏电站运维现状存在的问题
3.1运维团队技术、管理空白
3.1.1麻雀虽小五脏俱全
分布式光伏电站的设备相对于传统的水电、火电、风电和地面光伏电站来说设备复杂性较低，装机容量小，效益没有那么明显。通常投资主体配置的运维人员也较少，现场几个人成立的运维管理机构为了满足日常运维工作，一般需要担任运行人员、维护人员、安全培训教育、设备盘点采购、办公室各类文件处理、后勤保障、对外协调发改委、供电局、税务局、设备厂家供应商售后服务、司机、安保保洁等所有一个企业运营所需要的工作。这给运维质量带来很大的阻碍，运维技术难以得到专业化。
3.1.2电力系统规范化运维保障
对于分散式管理的运维团队而言，通常一个投资主体会建设几个分布式光伏电站，一个运维团队管理几个电站。集中监控模式便能满足电力系统安全规程相关要求，比如“两票三制”，但是在仅有人员的前提下难于保障每个电站都有值班人员，导致发生故障或者电气火灾时没能及时处理和阻绝。分散式的运维模式能够保障现场实时有监盘巡视人员，但难以保障“两票三制”有效落实，常常出现的是一张工作票三种人都凑不齐的尴尬局面。
3.1.3经验积累较少
大量屋顶分布式光伏电站短期内的连续建设运行，行业内专业的运行维修人员配备不足，大多数的运行维修人员缺乏基本的现场运行维修经验，由于太阳能光伏电站属新兴发电形式，运行维修员工并无光伏电站的维修经验，同时也没有较为系统成熟的光伏运维管理体系可以学习借鉴。短时间内无法得到较充足的经验积累。
3.2房屋租赁主体利益纠纷多
3.2.1房屋使用
众多分布式光伏电站所开发的屋顶项目均是租赁厂房来进行投资的，厂房屋顶的行政管理权责，参与主体较多（仓库租用给一方，屋顶给一方），不确定因素增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆分布式光伏电站涉及屋顶所有者及用能企业较多，在项目实施过程中由于分散性、多样性，派生出的商业模式也不尽相同，其不确定因素普遍多于地面光伏电站项目，比如某些项目可能出现屋顶权属转移、不可抗力、合同风险等不确定因素。屋顶的使用期限也受到彩钢瓦变形、生锈、老化等问题的影响，租赁的屋顶姑且不研究其能否使用25~30年，仅仅是彩钢瓦的使用年限便是几年一换，更换彩钢瓦拆卸组件及其他设备势必会影响房屋主体和电站投资方的利益所在。
3.2.2屋顶漏水
彩钢瓦屋顶的分布式光伏电站面临严峻的屋顶漏水修补工作，彩钢瓦在原本无开发使用时便存在随季节变化变形，生锈等现状需要修补。开发建设时屋顶施工众多人员的踩踏、运维过程中的清洗组件、巡视检修设备对彩钢瓦屋顶的使用，尤其是屋顶一些自攻钉固定的设备和支架，势必造成雨季或者清洗组件时屋顶漏水现象。屋顶补漏修复、以及厂房内部第三方设备、货物遭到雨水打湿等经济问题正在充斥着分布式光伏电站投资方和厂房业主的纠纷。
3.2.3台风灾害
沿海地区遭受的台风天气，会给屋顶分布式光伏电站带来一定的破坏性。运维工作主要在于检查方阵边缘的压块、屋顶及下楼电缆桥架的盖板、逆变器及汇流箱箱支架和遮阳板以及屋顶其他需要注意的物品物件。值得一提的是一些没有女儿墙的彩钢瓦屋顶边缘和采光瓦易被吹开造成屋顶机构性损坏。
3.3屋顶设备存在问题
3.3.1组件布局及安装方式
为了尽可能利用租用的屋顶，一般屋顶光伏电站设计的排列方式较为集中，成片大片的组件铺设，这种铺设方式给运维带来的困难是：组件清洗困难、组件拆卸不方便，易造成踩踏组件造成破碎或者隐裂的情况。
此外为避免屋顶受台风的影响，彩钢瓦屋面铺设的组件就沿着彩钢瓦铺设的角度紧贴着铺设，此种布设虽然降低台风影响，但给运维人员带来的困难是：巡视无法观察组件背面，尤其是直流侧大部分电缆和MC4的运行情况，也给组件运行环境造成不通风背部发热较大降低发电效率的弊端。
3.3.2设备检修
屋顶组件的检修运维主要困难是搬运困难，尤其是逆变器、组件这类大件重物，一旦需要更换吊运是件困难的事情，运维团队不可能常备汽车吊，租赁又显得杀鸡用牛刀，因此设备检修常常会比地面光伏电站困难很多。同时具备高集成化的光伏行业设备，一般的运维人员难以处理技术含量较高的故障问题，而厂家的服务周期和响应时间又存在一定的延迟滞后，这也给运维工作带来很大程度的限制。
3.3.3组件清洗
屋顶分布式光伏电站组件倾斜小角度的安装方式，导致雨水过后组件底部边缘积水难以排出，加上厂房屋顶分布在工业区的污染，造成组件表面灰尘颗粒污染，组件底部10cm左右水垢污染严重。目前市场上暂未找到一种可以对工业区屋顶分布式光伏电站组件具有良好清洗效果的试剂。主要原因在于要想清洗此类组件表面的污染，需要采用酸性较强的清洗剂，但是清洗组件的试剂液体流到彩钢瓦屋面后又对彩钢瓦屋面造成腐蚀的窘迫现状。另外酸性试剂还存在灼伤组件表面的难点。目前愈发严重的屋顶组件污染问题已经很大程度制约组件的发电效益，但市场的清洗效果较好并不腐蚀的试剂难以寻找，清洗施工工法也值得进一步研发。
3.3.4设备老化
屋顶分布式光伏电站的设备全部暴嗮在烈日下，也长年累月经历风吹雨打，虽然电缆有电缆桥架防护，户外式的逆变器等设备也均是IP6的防护等级。经过实地调研运行两三年的屋顶电站发现：已经出现电缆桥架变色，部分螺栓生锈，逆变器外形退色，遮阳板变形，尤其是逆变器底部无法放入电缆桥架的直流电缆和交流电缆增设的保护套已经严重老化脱落。
3.3.5设备功能
设备功能的优化有助于为分布式光伏电站提供安全稳定高效的运行工况。目前市场上组串式逆变器的保护功能来说，这几年产出的逆变器均没有实时的直流侧绝缘监测和拉弧功能防护功能，由于近几年不停的发生MC4接头拉弧烧断的事故以及投资方意识到越来越严重的电气拉弧火灾隐患，市场上正在逐步研发逆变器应对直流侧拉弧，电气火灾遏制保护动作的功能模块以满足市场需求。
3.4分布式光伏电站的效益及补贴
综上所述屋顶分布式光伏电站在污染的笼罩下，运维环境的恶化中，发电效益远比可研要低很多。组件本身的衰减，撇开天气原因，就污染而言，导致组件转换的发电量正在持续降低，逐年大幅度降低。效益的降低又将无法保证优质的运维水平。
据市场和国家政策的变化情况来看，分布式光伏电站去补贴困难，世界上各国光伏产业的发展都离不开政府的补贴，而且目前这个补贴已经成为国家财政的承重负担，也成为了洽谈光伏产业诟病的最大理由。
4光伏电站的自身发展的限制因素
随着技术的进步和发展，光伏发电组件的原材料价格逐步下降，原有的组件及电池的生产商近几年持续亏损，近三分之一的组件商濒临或已近停产。与此同时，由于国家相关政策的控制下，太阳能光伏发电距离平价上网，还需等待，导致电站运营商和投资商也在观望状态，这将导致太阳能光伏发电组件的价格持续下跌；另外来讲，国家相关财政补贴资金缺口很大，我国的太阳能光伏电站是生存在国家财政补贴之上的行业，所获取利润的高低取决于国家财政补贴和各地的电价水平。国家统一的分布式发电项目电价标准的不确定性以及国家相关财政的调整，都会给电站投资商带来不确定性。
结论
随着世界工业化进程的加快，资源枯竭和日益严重环境污染问题也接踵而至，近些年来，我国出台了各项一系列治理环境的政策法规，加大了环保力度，尤其是对新能源的开发和利用，国家财政专项专用。屋顶分布式光伏电站的普及和建设，填补了一片空白，利用了闲置屋顶，可见是社会发展的时代要求，也是我国建设社会主义的重要组成部分，虽然现阶段的光伏电站运维管理还存在一定问题，存在很多困难，但其发展前景不可估量。
参考文献
[1]刘跃.分布式光伏电站接入配电网继电保护配置研究[J].科技创新导报，2015（03）：46-47
[2]谌贻华，谢建华，郑直，等.大规模分布式光伏电站远程智能监控技术研究[J].软件，2011，32（2）：18-20
[3]杨永祥，卢向德.个人分布式光伏电站困局[J].城市建设理论研究：电子版，2014（19）：35-36
[4]彭建宇，李春来，刘皓明，薛金花，叶季蕾，杨 波.分布式发电运维模式分析：1009-1831（2016）-0021-05
论文作者:魏启强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电站论文; 光伏论文; 分布式论文; 屋顶论文; 组件论文; 设备论文; 困难论文; 《电力设备》2019年第6期论文;