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1、光伏电站建设与维护摘 要针对光伏电站设备类型多、数据采集量大、网络拓扑结构复杂、运维效率较低等技术难题，完成了基于大数据平台的光伏电站智能运维系统开发。该系统设计开发包括了逻辑架构、网络架构、数据存储、基础功能、应用功能等内容，并应用于华北某30MW光伏电站，电站由于建设质量及运维水平不高，发电效率低于同地区同类型电站，光伏电站智能运维分析系统于2017年6月起在该电站试运行后，通过选取同类典型日进行发电量效率对比，发电效率提升0.5%-1.5%。针对于此，对于光伏发电站的维护是至关重要的，所以对于该课题进行了相关的研究，以期通过本文的研究的成果能够有助于对于光伏电站的建设以及维护。关 键 词
2、：光伏；电站；建设；维护论文类型：理论研究目 录1 引言11.1 研究背景11.2 研究意义12光伏发电现状以及发展趋势12.1国内发展现状12.2国外发展现状22.3未来发展趋势33光伏电站建设43.1光伏电站建设流程分析43.2混凝土基础建设43.3项目组件安装43.4电气施工53.4.1电气施工流程53.4.2电气施工要点54光伏电站维护存在的问题以及建议74.1光伏电站维护存在的问题74.1.1故障检测不完善74.1.2故障分析不完善74.1.3运行维护工作不够专业74.2光伏电站维护建议84.2.1加强对员工的培训工作84.2.2做好日常维护工作84.2.3健全企业的管理机制84.2
3、.4实行责任制度管理84.2.5对光伏电站维护工作中的细节问题加强管理9致谢10参考文献11网络学院毕业论文独创性声明12毕业论文知识产权权属声明12III1 引言1.1 研究背景党的十九大报告提出推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效能源体系，建设美丽中国的总体战略部署。中央经济工作会议再次强调推进生态文明建设，加快调整能源结构1。我国人均资源占有量较少，所以推进光伏发电建设是至关重要的。光伏电站电气设备的维修工作是一种难度系数高、风险系数高的工作。因此，为了确保工作人员的安全和设备的正常运行，相关工作人员必须熟知安全准则和规章制度，并且要严格遵守，进而制定严密的维修方案，用专业化的
4、技术手段开展工作。在实际维修工作中，还要根据光伏电站的规模和大小制定维修方案。例如，对于规模比较大的光伏电站，要健全完善责任制，明确各个部门的职责，促进各部分工作人员做好分内的工作，让维修工作更具安全性2。此外，在开展维修工作时，工作人员应该要定期进行工作总结，并上交工作记录，促进维修工作高效完成。针对于此，对于该课题进行了相关的研究。1.2 研究意义随着光伏电站的建设规模和数量逐年增加，越来越多的光伏电站面临运维难题。现有的光伏电站运维系统可以对部分设备问题进行分析，但由于数据处理能力难以满足光伏电站大量运行数据采集处理要求，无法对光伏电站运行状态进行全面综合评估，同时在故障时难以正确识别和
5、处理故障信息，从而无法优化提升光伏电站发电效率。通过对于本文的研究能够有效的提高光伏发电站的建设和维护，对于我国光伏发电站的维护提供一定的理论上的借鉴。2光伏发电现状以及发展趋势2.1国内发展现状国内开展光伏电站建设以及维护的研究及应用相对比较晚，但是近几年有了较大的发展，比较典型的案例包括:（1）上海淘科公司光伏运维系统。淘科公司通过其核心产品TAOKE一Web系统(对外发布称为绿色电力网)为用户提供Web方式远程浏览电站运行信息服务。淘科公司通过将逆变器、气象站、电表数据通过安装于光伏发电系统现场的光伏数据采集器进行采集，接入绿色电力网。用户通过登录相关网址就可以方便的观察电站运行状况、浏
6、览数据、查看报表、实时报警并进行数据分析。TAOKE一Web系统的功能包括基本功能、数据采集、报表、分析及多媒体浏览。接入到淘科公司光伏发电远程监控平台为仅限于购买淘科公司光伏数据采集器的光伏电站，主要是规模较小的、户用的分布式光伏发电系统3。(2)阳光电源公司光伏运维系统。系统是一个基于web的远程监控系统，用户将电站接入系统后，注册成为用户，创建一个电站并且和设备数据源绑定后即可实时监控电站的发电量、C02减排、发电功率、经济收益等关键数据;并可查看设备故障、告警等信息;通过图表、曲线、报告等形式可以对电站的运行状况进行评估，同时还具备电站综合分析、设备物资管理和实时视频监控等功能4。(3
7、)远景能源公司光伏运维系统。远景能源运维系统层次结构十分清楚，主页以地图或列表的形式展现集团电站的运行情况，提供电站列表快速方便地进入集团旗下的单个电站，方便在功能页中进行电站切换。远景运维系统主要分为智能监控、绩效评估、运维管理和报表4大模块，每个模块下还包含若干子功能菜单5。国内对于光伏电站性能分析方面，主要在光伏电站设计阶段对电站理论效率进行简单计算，但由于工程施工以及运行环境的波动性，导致实际效率与理论效率相差较大。国内学者的研究重点主要集中在光伏电站中各个关键电气部件效率建模以及效率影响因素分析方面，缺乏对光伏电站整体效率评价方面的深入研究。国内多集中于对光伏电站建设质量进行测试，但
8、不涉及光伏电站长期运行数据，也并不针对部件可靠性情况进行考核6。总体而言，目前国内外开展的光伏电站运维技术研究及应用，数据采集类型相对单一，不够多元化，特别是资源数据、检测数据和故障数据缺失严重;实现的功能较为简单，主要是光伏电站设备运行信息的查看、浏览和统计分析，尚未实现智能运维功能。2.2国外发展现状国外开展光伏电站运维技术研究及应用时间较早。国际能源署(Ea)在PVPSTask-2工作研究中，制定了一些描述光伏系统性能的指标和定义，如系统理论发电时长、组件全年效率等。并于1998年形成正式的国际标准IEC 61724-1998 Photovoltaic systemperformance
9、 monitoring-Guidelines for measurement, data exchange and analysis。标准中光伏系统效率评价指标(Performance Ratio简称PR)己经被广泛接受为衡量光伏系统效率的一个重要指标。此外，美国国家新能源实验室(NREL)重点针对美国光伏电站进行分析，研究影响光伏电站效率的因素，量化评估电站中各环节损耗。同时，国外一些学者也开展了光伏电站效率分析以及效率损耗分析的工作。在光伏电站效率评估方面，主要针对电站长时运行数据，分析光伏电站及其关键部件运行性能，比较有代表性的如B.Decker分析了德国北部170座并网光伏电站运行性能
10、，提出了光伏电站及其各环节运行评价指标;George Makrides等人分析评价了Cyprus地区并网光伏电站效率损失，针对电站每一个环节，设置合理的效率评价指标，通过现场测试，分析电站各环节效率损失原因7;K. Nishiokaa等人收集了一座SOkW光伏电站的年度数据，伏组件温度系数对其转换效率的影响;Oozeki等人采用一种量化研究光SophisticatedVerification SV方法对光伏电站效率损耗进行判断，通过电站每天功率曲线来判断引起电站效率损失的原因。C.W.A. Baltus等人通过绘制光伏电站效率桑基图来量化分析电站每一部分损耗情况。但是国外光伏电站性能分析多为分
11、布式光伏电站，装机容量较小，在单个电站运行数据管理、采集以及测试方面的难度要远小于大型光伏电站8。在基于数据统计的光伏系统可靠性方面，美国1987年开始实施的PVUSA计划，由美国能源部制定，加州能源委员会牵头实施，包含两种类型示范工程:一是为体现最新组件发展技术，容量在20kW以内的光伏示范工程，称之为EMTs ( Emerging ModuleTechnologies )，针对新型组件开展实证性测试;另一种为使用成熟技术的容量在200kW-SOOkW之间的光伏示范工程，称之为Utility-Scale ( US ) Systems，针对各类BOS部件和系统开展实证性测试。通过PVSUA项目
12、的实施，能够评估光伏组件和BOS部件的性能、可靠性，评估光伏系统运行效率、运维费用和整体造价9。美国2007年启动的SETP项目，由美国能源部制定，美国国家新能源实验室(NREL )和美国圣地亚国家实验室(SNL)牵头开展全国范围内的光伏系统的实证性测试，依托全国已通过验收的光伏电站进行现场数据采集及示范。目前，国内在可靠性研究方面主要以理论分析为主，包括故障类型、可靠性模型及相关指标研究，基于长期运行数据的可靠性评估未见相关研究。2.3未来发展趋势在2013年日本发生了大地震，由于地震的影响出现了核泄漏事件，核泄漏事件给日本带来了巨大的经济损失，这让人们更加重视清洁能源的重要性。由于合伙对于
13、能源需求量较大，为了更好的满足各国对于能源的需求，各国都在开始研发光伏新能源。通过相关数据统计可以得出：建筑物耗能的总量占总耗能的总量的五分之二，所以将光伏发电技术应用在建筑物中是至关重要的，这也是未来研究的一个大的方向。相关科学家预测，将光伏发电技术应用在建筑物中，能够更好的对于光伏发电技术进行利用。通过多年对于光伏发电技术的研究，德国以及日本在这项技术上有了一定的突破10。对于光伏发电企业给于一定的经济补贴，并且在国内大力推行光伏发电方案。通过使用光伏发电，能够更好的降低发电的成本，从而有利化解国内的能源危机。由于光伏发电的方式较为简单，可以将这种技术应用在家家户户中，对于环境不造成任何的
14、破坏，所以大力发展光伏发电技术是至关重要的。由于我国环境不断的恶化，人均占有资源量较少，所以在我国应用光伏发电技术也是至关重要的。所以我国应该大力的开发以及研究光伏发电技术，并且将光伏发电技术应用在人们现实生活中，这样才能够更好的保护我国的环境。3光伏电站建设3.1光伏电站建设流程分析光伏电站的施工建设的项目较多，主要包括电站基础建设、支架与组件的安装以及电气设备的安装调试与电线线路的排列分布。具体的光伏项目整体施工建设流程如图3-1所示。图3-1整体项目施工建设流程3.2混凝土基础建设混凝土基础建设需要完成的项目主要包括模板的建设、钢筋工程的搭建以及混泥土的浇灌。这个三个工程项目之间是互相制
15、约、互相影响的关系，模板搭建完毕并且合乎规范要求后才能进行钢筋支架的搭建，钢筋支架的搭建牢固度又对后面混凝土的浇灌产生影响。对于混凝土的浇灌需要先根据工程施工图的详细情况，确定混凝土的浇灌位置，对于光伏电站建设的要求，混凝土的强度等级需要达到C25强度，可以保证在安装支架等组件的时候能够具备较强的承载力。3.3项目组件安装首先根据现场需要按照工程需要，对整根槽钢进行下料切割，切割好的槽钢将作为支架。然后为了固定支架需要在已经完工的混凝土基础建设上进行打孔，需要将组建进行调整使其排成一条直线，然后安装支架，按照先安装主梁再安装次梁的顺序进行安装，完成后再安装太阳能电池板。最后，在工程中单轴跟踪系统由180W的单晶硅电池构成，根据工程的规模要求，需要配置12个。通过前期混凝土基础建设中的施工，在其基础上进行槽钢的架设后安装支架并将支架与电池组相连，最后完成支架与电池板的架设调整工作，保证电池板的牢固稳定。还需要安装风速检测系统对其进行保护，在风速超过预设限值的时候采取相应的措施保护系统。3.4电气施工3.4.1电气施工流程电气施工建设的项目较多，主要包括室外工程与室内工程。室外工程主要包括太阳能电池组布线、汇流箱安装、桥架安装，室内工程主要内容是电气设备的安装。具体的电气施工流程如图3-2所示。图3-2电气施工流程
