第8章光伏系统工程验收及维护

第 8 章 光伏系统工程验收及维护太阳能光伏发电系统安装完毕后，为确保系统的正常启动及运行，需要对光伏系统工程进行验收，对系统中的相关安装项目进行检査、试运行等。系统试运行以及相关安装项目符合工程质量验收标准，由工程人员负责出具工程验收单交由使用部门使用。一个设计及运行良好的光伏发电系统只有整个工程过程中，任何步骤都确保安全无差错，才是一个完善的系统。本章将介绍太阳能光伏发电系统工程验收及维护等相关注意事项。8.1 光伏系统工程的检查太阳能光伏系统的检査直接关系到系统的安全运行，所以光伏系统的检査也是比较重要的事项。一般认为系统检查可以分为工程验收前的检査、日常检查以及定期检查三大基本分类。8 1.1 工程验收前的检查光伏系统工程验收合格并由用户确认签字后交付使用，所以在验收前必须仔细检查相关事项，以免在系统运行时发生不必要的麻烦。光伏系统检査主要是对各种电气设备以及机械部件进行外观检查，包括太阳电池组件、太阳电池阵列支架、接线端子、控制器或逆变器等。其检查包括以下主要事项1.太阳电池组件在太阳能光伏发电系统安装施工前一般已经进行过外观检查，以避免在安装施工完成后出现太阳电池组件有裂纹、缺角或变色甚至更严重的情况导致重新安装的情况。虽然太阳电池组件一般强化玻璃结构有比较强的抵御能力，但验收检査时也要注意安装过程中太阳电池组件因为施工造成的损坏等。太阳电池组件表面被物体遮挡或被污物覆盖后，根据电源串并联的相关原理可以知道如果组件中其中一片太阳电池被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生热斑效应。因此，验收时要特别重视太阳电池组件表面的污物。除此之外，还要检查太阳电池组件之间的连线是否损伤，电源接线正负极性是否正确连接等。检查太阳电池组件之间接线盒之间的连线是否有预留的拐角，一般在光伏系统工程安装和施工时都有预留的拐角，做这些拐角的目的有两个一是留有接线余地，方便下次检修时接线。二是保证下雨时雨水不会顺着接线流至太阳电池组件的接口焊线处而导致短路。2.检査太阳电池阵列支架上的螺丝是否有漏打的现象和所有螺丝是否固定，这关系到支架是否牢靠以至整个系统的可靠性。3.检査接线端子上的外部接线是否有损伤和接线端子是否有松动或脱落，接线的损伤可能涉及检修时检修人员的安全问题，如果存在损伤应立即更换连线。接线端子要牢固，接线松动会影响系统的接地电阻或是其他设备的电气特性，松动或脱落时应立即紧固接线。系统电源正、负极接线、接地线的颜色要一致，方便系统检修以及日后的日常维护工作。4.检查控制器或逆变器的接线端是否正确连接，包括正负极的接法和电源出线端和进线端是否正确连接，出线和进线接反或是正负极接反会严重损坏设备，严重时会导致系统彻底烧坏。8.1.2 日常检査日常检查主要用目视的方式，一般每个月或根据要求的时间间隔进行一次检査。其检查内容主要是对光伏系统中设备如太阳电池方阵、配电柜、太阳电池方阵支架等的外观进行检查。同时也要对设备运行状态进行确认，如检査过程中发现设备有异常声音、振动或是异味等情况以及仪器仪表指示出现故障等，应立即与相关技术人员取得联系，以免发生意外。在日常检查过程中严禁任何没有电气常识的人员操作或使用电力设备。8.1.3 定期检査定期检查一般可以裉据设备等的实际情况来定，但一般可以至少两年左右或是更短期限检查一次，有的设备 例如蓄电池 最好两年左右能做定期检査。检查原则在地面上进行，但一般根据个别系统设备的安装环境等实际情况来进行检查，可以在屋顶或是灯杆等其他地方 ,例如有的独立光伏系统的设计过程中将配电箱设计焊接在灯杆等地方，那么定期检查时就必须要在灯杆上进行。如果检查中发现安全隐患或异常，应及时向厂家或专业技术人员咨询。定期检査过程中对任何检查过的事项都要有相关的记录，对有问题的设备应详细注明事故情况以备专业技术人员查询。8.2 光伏发电系统的测量太阳能光伏发电系统工程验收时要确保系统正常运行，进行外观检査的同时，还需要对光伏发电系统的电气特性进行测量。通过对系统的显示装置或测试设备，可以监测系统的运行状态及记录系统的发电量。太阳能光伏发电系统的测量一般可以从光伏系统装置的电气测量和系统装置阻抗特性等几方面着手来进行。8.2.1 光伏系统装置的电气测量1.太阳电池阵列太阳能光伏发电系统为达到负载所需的工作电压或工作电流，通常将多个太阳电池组件按要求设计成串联方式和并联方式连接成太阳电池阵列。进行外观检査后还应进行太阳电池阵列输出的开路电压和短路电流的测量。如果在太阳能光伏系统安装或施工时，安装导线或电缆内存在断线时，在外观上是无法检査出来的，对系统的开路电压进行测量，和系统设计时的理论值相比较差值较大或开路电压的不稳定，可以检测出工作异常的组件串、太阳电池组件以及串联连接线的断开等故障。光伏系统安装好后一般太阳电池组件的装线盒已装好，如果内部的旁路二极管接反的话也无法在外观上检查出来，但进行开路电压的测量也能用同样的方法检查出来。测太阳电池阵列的开路电压时应注意要太阳电池阵列表面要清洁好、无物体或人的阴影遮挡、测量时要在晴天中午日照稳定时进行。如果系统电压较高时还应特别注意人身安全问题。当日照条件达到一定程度时，系统的开路电压相对比较稳定，而太阳电池方阵的短路电流随日照的变化却比较明显，测试时不能根据短路电流的测量值判断有无异常的太阳电池组件。但是通过跟同一条件下组件串进行比较某种程度上还是可以进行判断的。2.其他电力电子部件太阳能光伏发电系统中，除了需要太阳电池阵列产生电力以外，还需要控制器、逆变器、蓄电池等其他电力电子部件。对控制器、逆变器、蓄电池等其他电力电子部件进行测量，可以使系统正常运行，然后测试控制器的信息显示、测量逆变器的转换电压以及蓄电池的电压等参数是否正常。测试时要注意系统控制开关打开时要先将蓄电池接上，然后再接上太阳电池阵列；系统控制开关关闭时要先将太阳电池阵列先断开，然后才断开蓄电池，以免太阳电池阵列产生的电力损坏控制器和逆变器。测量电压过程中还应注意区分直流电压和交流电压等。其测量系统的简单原理图如图 8.1 所示如图 8.1 所示，可以根据图中的电流或电压表测量出相关的电流电压值，如果选用的控制器带有智能显示 ,可直接根据控制器上的显示读出其充电的安时数（图中 Ah1 表所示的读数）和放电安时数（图中 Ah2 表所示的读数）等信息。8.2.2 系统装置阻抗特性的测量为了解太阳能光伏发电系统各部分的绝缘状态，判断是否可以通电，需要进行绝缘电阻的测量。绝缘电阻的测量包括太阳电池阵列的绝缘电阻测量、功率调节器电路的绝缘电阻测量以及接地电阻的测量。对太阳电池阵列进行绝缘电阻的测量电路图如图 8.2 所示进行太阳电池阵列的绝缘电阻测量时 ,先用短路开关将太阳电池阵列的输出端短路。根据需要来选择相关档位的阻抗计（ 500V 或 1000V） ，将图 8.2 所示全部开关闭合以后测量太阳电池阵列对地间的绝缘电阻。测量过程中如果太阳电池阵列电压较高时，应注意遮盖太阳电池阵列且使用橡胶手套进行操作，以防发生安全事故。功率调节器的绝缘电阻测量电路如图 8.3 所示， 绝缘阻抗计为 500V 或 1000V， 可根据功率调节器的额定电压选择不同等级的绝缘阻抗计。功率调节器的绝缘电阻的测量可以分为输入端绝缘电阻和输出端绝缘电阻的测量。进行输入端电路测量时，把接线箱内太阳电池阵列电路断开，将功率调节器输入端子和输出端子短路，开启分电盘内的分支开关，然后测量输入端电路对大地的绝缘电阻。测量输出端绝缘电阻与输入端绝缘电阻的方法基本相同，也是分别将功率调节器输入端子和输出端子短路，断开太阳电池阵列电路，开启分电盘内的分支开关，然后测量功率调节器输出端子与大地间的绝缘电阻。太阳能光伏电站中，电气设备接地的目的一般有防雷接地（主要针对避雷针和避雷器等的接地） 、 保护接地 （主要是为了防止电力设备绝缘损坏时人体接触电力设备的金属外壳时的接地）和工作接地（将电路中的某一点与大地进行电气上的连接）等。各种接地的测量方法一致，其接地电阻的测量方法接线图如图 8.4 所示，使用接地阻抗计以及接地电极和辅助电极。接地电极与辅助电极之间的间距为 10m 左右，并成直线排列。将接地阻抗计的 E、 P、 C端子分别与接地电阻以及其他辅助电极相连接，测量到的接地电阻可以从接地阻抗计的显示装置上读取。为了系统的安全，不同类型的接地对电阻都有一个标准，其标准如表 8.1 所示将所测量的结果与接地电阻值的标准相比较，如果所测得的电阻值符合接地电阻值的标准，那么系统的接地是安全可行的，否则需要检查接地过程中是否发生错误。测量光伏发电系统装置的阻抗特性时要注意记录包括湿度、温度以及电阻值等信息，以便日后维护时对系统故障分析提供参考。记录后做好相关表格，这些信息也应存档在工程验收时的材料中。8.3 光伏系统工程验收的相关事项8.3.1 光伏发电系统工程验收注意事项太阳能光伏发电系统工程交付用户使用前所必需的一个步骤就是工程验收，验收完各项参数及技术指标达到系统设计安装时的规范方可投入使用。工程验收时首先核对工程实际安装的相关设备或材料是否与设计规格提供的设备和材料清单一致，对与设计时不一致的替代料要进行核实原因，是否确实能达到设计的性能指标。除此之外还应注意1.太阳电池组件一般有严格的制程工艺和质量要求，产品在出厂前一般都有严格的质量检测程序。在进行系统工程验收时要注意太阳电池组件要有相关电气特性标签及出厂前 IQC检测合格证明，对于系统集成商还需要提供相关太阳电池生产厂商产品代理的资质证书、产品质量检测报告以及安全标准。2.控制器是控制太阳电池方阵充放电的装置，其是否能正确切断或接通充放电电路对整个系统的稳定与正常运行有至关重要的作用，光伏系统中控制器一般用来控制蓄电池的充放电，如果控制器在正常情况下不能准确地控制蓄电池的通断，将会严重损害蓄电池的使用寿命，所以系统测量时要注意核实控制器的状态是否正常。3.接线箱内的导线直径的大小应根据电气安全标准迸行核对 ,导线的直径一般根据流经导线的电流大小来决定。导线线径过小有可能不能承受流经线路的电流，导线过大将是系统的严重浪费。4.注意核实系统装置测量时对逆变器测量的相关参数是否在逆变器生产厂家提供的技术规格允许范围之内。5.蓄电池一般只在离网太阳能光伏发电系统中使用，对离网发电系统要注意核实系统测量到的蓄电池相关参数是否达到系统设计要求。6.光伏发电系统一般要求在野外作业，系统应具有防雷的性能要求，要注意是否已正确安装防雷器件。7.光伏发电系统验收前工程技术人员一般已进行系统试运行，在验收时要注意是否具有试运行过程中运行状态和相关问题的记录。太阳能光伏发电系统按系统发电能力的大小可以根据需要适当安排验收人员。对于离网型的小型光伏电站， 可以按系统工程设计施工方和用户按设计规格要求一起在工地进行验收；而对于较大型离网电站和并网发电光伏电站一般还应安排第三方具有相关资质的工程验收机构或人员一起进行。8.3.2 太阳能光伏发电系统竣工技术文件光伏系统工程验收过程中，系统设计供应商应提供其他详细的竣工技术文件，在系统安装过程中，工程所包含的工程量，完成该工程所需的材料、工程图纸等，完整的工程在工程安装调试完成后，竣工技术文件应包含以下内容a.安装工程量总表安装工程量总表中应能体现光伏系统工程中每阶段所包含的工程量。b.工程说明工程说明文件应详细说明该工程的技术参数、 设计规格、 工程中所用到的设备名称规格、工程概述说明，能说明工程各阶段的预计完成时间以及实际完成时间的工程进度表、工程设计单位、施工单位和其他事项等。c.测试记录测试记录应包含有各设备的测试情况，包括其单体运行情况的测试记录、系统安装后系统运行过程中的性能测试以及整个系统试运行测试过程中的详细测试数据等。d.竣工图纸竣工图纸应包含前期的工程设计总图、太阳电池方阵支架的设计图、配电柜接线及安装情况图纸和整个系统接线图等图纸。e.竣工检验记录竣工前后的检验各部件情况和系统整体运行情况的记录表格或相关说明文件。f.工程量变更单在施工过程中所涉及需变更工程量的单据 ,需详细记录工程变更的原因、工程变更后是否对整个工程运行或造价影响的分析以及工程变更后与其他环节联系的注意事项等。g.重大工程事故报告表在施工过程中所发生的工程事故的情况报告表，包括工程事故是人为还是非人为、是否存在人员伤亡、事故的等级、事故造成的财产损失、事故对整个工程工期的影响情况等的报告。h.已安装的设备明细表已安装的设备明细表中应详细记录太阳电池方阵的数量、其品牌、标称功率；控制器的品牌、数量；逆变器以及蓄电池等的数量以及详细规格的一个记录表格。i.开工报告开工报告是能体现填报单位名称、建设项目、单位工程项目名称、施工单位名称、开工日期、计划竣工日期、工程准备情况以及工程存在的问题等情况的一个报告j.停工和复工通知对工程过程中需要停工和何时复工的一个通知，该通知中应详细说明停工或复工原因、停工或复工时间等情况。k.验收证书工程在验收时需提供的证书，包括工程承包商提供的各设备的资质证书、工程验收过程中记录有验收情况的一个证明文件等。l.其他系统试运转正常和所有资料交接完成，光伏发电系统使用方以及系统工程供应方在验收单上签名后系统即可投入正常使用。光伏发电系统工程验收时要做好相关测量和检査记录，认真填写好具体表格。首先要进行确认的是设备是否全部到货的记录，其记录表格如表 8.1 所示表 8.1 系统设备明细总清单序号 名称 型号规格 数量 包装 备注1 太阳电池组件2 控制器3 蓄电池4 逆变器5 安装支架6 安装材料 合计 共件签字 供方 日期 签字（需方） 日期日期核实设备数量及规格时，为提高系统的可靠性指标，必须根据光伏供电系统的特点，采用相应的可靠性设计方法后，还需提供工程竣工报告。报告可根据实际需要由系统供应商按统一格式作相关测试，其内容格式如表 8.2 所示。8.3.3 工程验收项目及内容工程竣工时应检查相关项目，由建设单位的工地代表在工程过程中检验合格并签证合格的项目不需要重复检查，如建设单位认为某些项目存在问题确有必要并经相关人员协商后，可以再对相关项目进行复査。竣工验收时应检查的项目包括1.太阳电池方阵基座太阳电池方阵基座验收时，应检査混凝土基座和地脚螺栓规格、基座方位、架空式方阵平台、设备平台尺寸和承载构件的规格等。检査混凝土基座是否与工程设计图纸相同，基座关系统到太阳电池方阵是否稳固系统是否安全的重要因素，地脚螺栓也必须根据设计时的规格配置。基座方位关系到太阳电池方阵方位脚的因素，方位脚没有按照设计规格将会严重影响太阳电池方阵的发电量或效率。2.方阵机架方阵机架要检查其安装的牢固程度，如果机架不牢固，太阳电池组件承受大风、雪、冰雹等自然灾害的能力将减弱，严重的会危及整个系统的安全和操作人员的人生安全。除此，还要检测太阳电池机架的倾角以及可调式机架的倾角范围等。太阳电池方阵的机架倾角是在系统设计时严格根据系统所在地理位置和日照参数计算出来的最佳方位角，在竣工时应严格检查该方位角的大小是否符合设计要求。表 8.2 工程竣工报告一 、工程安装情况安装人员 安装时间 当天天气情况二、设备验收情况设备项目 规格型号 数量 到货确认 用户签字1.太阳电池组件2.蓄电池3.逆变器4.太阳电池组件安装支架5.控制器6.安装材料 3.太阳电池方阵检验太阳电池各子方阵的布线是否按设计时的规格，包括是否是正确的串并联连接、走线角度和走线安全问题等。还需验收各子方阵的最大输出功率和方阵的最大输出功率以及组件连接线的规格等。如果是较大型的光伏发电系统，一般组件连接线通过的电流较大，在设计时应根据国家安全标准计算出线径规格等。所以在验收时一定要注意连接线的规格是否符合要求，如果不符合规格，轻则单个方阵不能工作，重则将对整个光伏系统造成损害。对规格符合要求的连接线还应注意方阵输出电缆绑扎固定情况等。4.电源馈线检验电源馈线走向路由是否一致、线路电压降、线间或线对地绝缘电阻、穿线管口密封情况、电缆端头处理、电源馈线与控制柜连接情况等。电源馈线的正确走向将有利于整个光伏系统的检修，线路电压降对太阳能光伏发电系统的效率也会造成影响，其他因素也会影响系统美观或功能，所以在验收时应逐一进行检查。5.储能部件在离网型光伏发电系统中储能部件一般都是蓄电池，首先要检査所选用的蓄电池是否符合国家安全标准，是否具有相关认证和是否与产品说明书所提供的规格相一致。6.配电柜要检测其安装位置是否有利于防水以及安装的牢固程度，外部接线是否正确和对系统通电后配电柜是否能正确地进行控制等。配电柜里面可能包含控制器或逆变器、空气开关、电表等器件，所以要注意检测控制器或逆变器的输出，空开是否能正常动作、电表是否能正确显示等情况。7.系统防护设施检验系统的接地位置和对地电阻，是否安装有防雷装置，避雷针的位置是否正确以及高度是否合理等。其他的防护如支架是否加上防腐剂、设备的抗震设防等。除此之外，工程验收方可以根据相关标准制订其他验收项目，但前提是验收项目必须是合理的、有用的，目的就是保证光伏发电系统的安全运行。8.4 光伏系统工程的维护在光伏发电系统安装调试完毕并进行系统工程验收完成后，系统转入正常运行状态。太阳能光伏发电系统运转后也需要配置专人管理，人员配置要根据电站容量、设备数量等实际情况来决定，有的较大型光伏发电系统可配置管理站长和技术人员若干人，有的小型监控系统站长以及技术人员可由一人兼任，负责系统的管理与维护。不管人员的多少，电站工作人员应具备一定的电工知识，并需经过运行操作的专门培训。光伏系统工作人员必须遵守相关的值班制度和交接班制度，以保证光伏系统的正常运行。除人员管理配置外，太阳能光伏发电系统还应从以下方面进行维护8.4.1 太阳电池方阵的维护太阳电池方阵的日常维护主要是针对太阳电池方阵中的配件设施和太阳电池方阵外围设施的维护。太阳电池方阵是整个太阳电池发电系统的重要组成部分，它关系到整个系统的太阳能利用率、发电转换效率等关键因素。因此必须保证太阳电池方阵中电池板表面的淸洁度和太阳电池支架的稳定性。1.对太阳电池板表面清洁的处理。（ 1）对太阳电池板表面鸟粪、灰尘进行清理；（ 2）如遇特殊情况，根据当地的实际情况，如果冬季时常会有长时间处于大雪覆盖的状况，考虑到电池板和方阵支架的承受能力，应及时对电池板上的积雪进行清扫，避免有过重的积雪堆压在电池板上。2.对导线接头处进行检査及处理，谨防雨水侵入造成漏电。3.对支架稳固性的维护如果风力较大，导致支架螺栓可能经常会出现松动，应该经常注意检查太阳电池支架的稳定性，如果发现支架螺栓螺母松动，应及时紧固。4.防腐处理在条件允许的情况下，定期对螺栓、螺母处进行防生锈腐蚀处理。5.不能遮阳在太阳电池方阵周围，必须要保证整个方阵不能被遮挡，特别是太阳电池板不能被遮挡， 周围不应有太高的树木和建筑物。 这些情况在进行系统设计时一般已经考虑，所以在系统维护时主要是注意太阳电池方阵周围有无新生长的树木遮挡太阳、或新立电线杆等其他物体，如存在上述情况应及时加以处理。8.4.2 充放电控制器及逆变器等的维护充放电控制器或逆变器一般在设备出厂时已完成参数设置，用户只要正确使用，一般不会出问题，常见问题出现后，可按照说明书中提示的方法处理，向相关设备供应厂商进行技术咨询或向光伏系统供应商请求支援。充放电控制器对蓄电池充电和放电进行自动控制，防止对蓄电池的过充电和过放电，有效保护蓄电池并延长其使用寿命。 当太阳电池板对蓄电池的充电至蓄电池过压保护控制点时，充放电控制器自动将充电回路断开 ,停止对蓄电池充电；随着用户负载使用耗电量增加，蓄电池端电压逐渐下降， 当电压降至过压保护恢复点时， 充放电控制器自动将充电回路再次接通，太阳电池板恢复对蓄电池的充电； 如果遇到连续阴雨天， 由于太阳电池板不能对蓄电池充电，用户负载使用耗电量增加将导致蓄电池端电压持续下降，当电压降至欠压保护控制点时，充放电控制器自动将蓄电池放电回路断开并停止所有输出。根据这个原理充放电控制器维护时可以处理简单的充放电控制器的设备故障，如更换 LED 指示灯、更换保险丝等。逆变器是将蓄电池的直流电压转换成交流电压的设备，以供常用的交流电器使用，逆变器电路较为复杂，光伏系统专用逆变器控制面板上一般具有过载显示和短路保护等功能。操作人员必须经过专门培训，应达到能够判断一般故障的产生原因，发生简单故障时，系统维护人员可以根据显示信息和系统使用说明书进行维护，如能熟练地更换保险丝、组件或损坏的电路板等。当充放电控制器或逆变器发生不易排除的故障或故障原因不明时，应做好详细记录，并及时通知系统供应商予以解决。8.4.3 蓄电池的维护在太阳能光伏发电系统中，蓄电池是整个系统的易损物件，所以在进行维护时蓄电池的维护将是一项比较重要的维护事项。蓄电池的维护主要是针对蓄电池接线柱与其连线间的防氧化处理和蓄电池使用寿命的维护。1.蓄电池接线柱及连线间定期检査蓄电池接线柱与导线连接部位，有无松动、氧化现象，螺丝松动应及时紧固，有氧化现象应用砂布擦去氧化层。定期给蓄电池连接端子涂凡士林。2.表面清洁维护定期淸除蓄电池表面灰尘，保证蓄电池表面清洁、干燥防止漏电。3.蓄电池使用寿命维护蓄电池的维护还要经常査看充放电控制器上的蓄电池充放电信息，尽量防止对蓄电池的长时间、多次数、髙频率的过充、过放电，保证蓄电池的使用寿命。4.定期查看蓄电池电解液情况，包括电解液液面高度、有无漏出壳外等。要根据实际情况来淸除漏出的电解液或加注符合所选用蓄电池使用维护说明书规定的标准配置的电解液或蒸馏水。对不合格的蓄电池应及时检修或更换。光伏发电系统的维护还应包括配电柜、设备安装支架以及其他零部件的维护管理 , 因为这些维护相对简单，对相关金属支架进行绝缘漆或其他相关事项的简单处理，在此就不一一加以介绍。【思考题】8-1 太阳能光伏发电系统工程的检查可分为几类，请简述各类检查的相关事项。8-2 光伏发电系统装置的电气测量包括哪些设备， 请简述如何测试相关设备的电气参数8-3 请简述工程验收的相关注意事项。8-4 太阳能光伏发电系统中系统装置阻杭特性的测量包括哪些8-5 请简述系统工程验收的重要性。8-6 请简述太阳电池方阵维护所需注意的问题。8-7 充放电控制器维护过程所需注意事项有哪些，请列举。8-8 请简述蓄电池维护过程中应注意的事项。