摘要：随着人们对清洁能源需求量不断增加，太阳能已经被广泛应用在社会生产和生活当中，尤其体现在发电领域。然而光伏发电效率较低，并且成本很高，对其实际应用造成极大影响。因此如何应用气象因素对光伏系统运行趋势进行判断，并且采取有效措施进行改善和维护已经成为当前光伏发电的研究重点。本文主要是探讨分析光伏发电系统全周期运维与发电扰动特性诊断，希望能够全面促进光伏发电系统的应用效果。
关键词：光伏发电系统；全周期运维；发电扰动；诊断
光伏发电主要是应用太阳能辐射太阳光并且将其转化为电能，该原理主要是应用光生伏特效应。太阳能光伏发电主要包括并网型和离网型系统。通常情况下，离网型光伏发电系统主要构成部分为控制器，逆变器和太阳能电池方针等。现阶段太阳能发电主要是应用与公共电网连接的并网型光伏发电系统，该系统能够将所发电运送到电网上，并且由电网统一向用户进行配电，之后将剩余电能存储在蓄电池当中。将光能转化为电能过程中太阳能电池为最小单元，因此无法作为独立电源。光伏电站的运维安全性能够对其发电效率造成极大影响，并且还会对全寿命周期造成影响，针对光伏电站的安全监控运维来说，基础条件就在于运行安全性和高效性，为了全面确保光伏电站的系统效率，扩大发电量，需要对光伏系统的周气候条件和周边环境制定相应的运维方案，并且利用分析管理和智能监控系统全面确保减少发电站设备故障率。
1、光伏发电系统检测运维方案和实施
1.1建设光伏发电试验系统
本文主要是以某太阳能光伏电站作为研究对象，该系统组成主要包括蓄电池，配电柜，光伏组件，实施检测系统和逆变器
该试验系统主要为三项四线制，主配电柜刀闸容量为380-500V，属于内部独立地线。电站组成主要为配电柜，并网逆变器，汇流箱，功率优化器以及远程数据传输系统等。在控制设备间主要为电站监控系统，逆变器，汇流箱，交流配电柜等
光伏发电系统监测平台能够对并网光伏发电系统的运行状况进行监测，当发生故障时能够自动告警，并且提供光伏发电数据；该光伏发电监测系统主要是应用数字仪表和工业控制模块对现场数据进行采集，之后使用数据总线技术将其传输到监控计算机当中进行集中监测和处理。
1.2光伏发电系统全周期运维方案和检测方法
（1）光伏发电系统外观巡检：该步骤是系统运维的第一步，能够快速响应和处理电站设备故障，还能够及时排查故障，全面降低设备故障率。光伏系统在实施运维期间如果没有进行外观巡检，将导致在检测分析环节出现较多问题，在排查原因不能缺少外观检测步骤。在此期间可以应用红外热成像仪和万用表检查外观，测量设备导通情况，之后应用热成像仪实施热分析测试。
（2）检测光伏组件电流和电压：由于随着使用时间的不断加长会相应降低光伏组件性能，并且还会受到环境影响。所以为了确保光伏发电站运行高效性需要全面了解组件的发电性能。在固定时间间隔内测试光伏组价的电压和电流，并且绘制曲线图反映其光电转化情况。此次研究主要是应用IV400曲线测试仪全面测试组价的电压和电流特性，并且利用数据推断光伏组价特性，对比厂家数据和测试数据仪器数据，这样就能够判断性能合理性。
（3）分析和检测电能质量：由于存在波动特性，因此光伏发电并网系统在实时检测数据和电能质量数据监测期间也会出现波动特性。如果设备运行环境产生较大变化，将会导致光伏电池产生随机性出力情况，对系统输出造成影响，使电网电压出现波动现象。其次，光伏电池对地会产生寄生电容，并且与滤波电路产生谐振时就会出现共模电流，对电能质量造成影响。在检测电能质量时能够对电能上网情况进行横梁。此次研究主要是应用电能质量监测仪收集其数据，并且分析和测试电能质量。
（4）测试系统安全：在光伏发电运行期间不仅确保系统安全性，还需要保障操作人员的生命安全，所以需要检测各个部分的安全性。在检测期间主要是对绝缘电阻，接地电阻以及导通性等进行检测。因此不仅要在常规维护当中纳入安全检测内容，还需要全面分析气候条件对光伏发电安全性的影响，系统运行期间若出现部件异常发热和接地不良将会严重损失人员生命安全，如果系统导通性存在问题将会对电站运行造成极大影响。
2、分析光伏发电系统发电扰动特性
由于光伏发电对外部环境具有较强的依赖性，因此需要收集不同季节，时间以及气候等条件下产生的数据，这样可以有效发现问题。此次研究按照不同季节的不同月份详细研究和分析光伏发电运行特性。
2.1分析不同季节光伏发电时间
对于光伏发电运行期间产生的大量数据进行筛选修复，避免数据过于复杂。此次研究将月作为基本单元，并且将同一个月当中所有的日照时间假设为相同的，将出力为零的时间剔除。
为了明确某个月光伏发电的起始时间和终止时间，需要对该月日发电功率的起始时间和发电功率为零的时间，与30天的起始时间和终止时间进行比较，这样就能够得到发电的最早时间点和终止发电最晚时间点，在获取两个时间点之后需要与环境数据进行对比，对辐照度进行取舍。在进行以上操作之后，对2015年9月-2017年8月的发电时间进行统计，其中发电时间最长的是春夏季节，日均发电时间超过10小时，发电时间最短的是冬季，每月时间不超过9小时，四季月均发电时间为10.67小时。
图1 2015年9月-2017年8月各月平均光伏发电站发电时间
2.2不同季节辐射强度与温度波动特性分析
（1）辐射强度：在对光伏发电试验电站气象数据进行分析之后，得到某地区2016年10月至2017年9月的月辐射量，从图中能够看出，从1月开始辐射量呈递增趋势，从七月开始呈递减趋势，每年12月为辐照量最小。
图2 2016年10月至2017年9月平均每年每月和每季度平均发电量
图3 2016年10月至2017年9月不同季节同时段平均日输出功率
由于太阳光的随机性和波动性使发电系统输出呈变化趋势。应用调查的月份发电功率实施数据统计不同季节情况下日发电功率，取同季节日同一时刻的平均值，能够体现出该系统日发电功率的特点，如图3所示。图中表现出不同季节最大发电功率在午时11：00-13：00时间段，发电功率总体较小的为冬季，其次为夏季，夏季发电功率低下可能是因为温度过高造成光伏组件光电转化效率较低，春季发电功率是最高的，表现出最大峰值。然而从总体上看，秋季是发电功率效果最好的季节，数值高且曲线变化较小，能够说明其维持在高效状态。
3、结束语
综上所述，光伏发电系统监测数据采集的数据还存在异常性，这样在分析各个参数之间的关系时会出现干扰因素，此次研究主要是对监控数据实施预处理，并且修正各项异常数据，在进行统计分析之后全面总结了光伏发电系统的运行特性，并且从全面各个季节分析了发电量，发电效率和发电功率等，希望能够对相关研究提供参考性价值。
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论文作者:车承龙
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
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