新能源光伏发电场运维安全与防误控制研究

引言

在全球能源结构转型的重要阶段，为保证能源有效供应，光伏发电凭借无污染、安全可靠等优势成为电力系统的重要能源选择，能够推动电力行业绿色发展。尽管光伏发电受到国家重视，但因发展时间较短，国内光伏发电场在运维方面缺少相关经验，造成运维水平提升速度滞后于装机容量增长速度。随着光伏发电场规模逐渐扩大，运维安全问题日益突显，影响发电场运行。对此，部分学者针对光伏发电场运维与防误控制技术进行研究。通过创新防误控制技术，强化光伏发电场的逻辑管理，防范人为操作不当、光伏组件故障等风险，保证光伏发电场安全可靠的运行。

1 光伏发电系统概述

1.1 光伏发电系统的基本原理与组成

1.1.1 光伏发电系统的基本原理

光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的设备。当太阳光照射到半导体材料时，光子的能量被半导体材料吸收，这一过程会在材料内部激发电子-空穴对。电子和空穴随后在内建电场的作用下分离，电子朝一个方向移动，空穴朝相反方向移动，从而形成电流。电流可以被收集并转化为电能，存储或用于供电。

1.1.2 光伏发电系统的组成

光伏发电系统的核心部件是光伏电池，光伏电池通常被组装成光伏组件，以提高发电效率和满足不同的应用需求。完整的光伏发电系统主要由以下关键部分组成：（1）光伏组件。光伏组件由多个光伏电池通过串联或并联组成，可将太阳光直接转化为直流电，其性能直接影响系统的发电效率。（2）逆变器。逆变器用于将光伏组件产生的直流电转换为交流电，以便接入电网或供负载使用。逆变器不仅需要具备高效的电能转换能力，还要配备多种保护功能，如过载保护、短路保护等，以保障系统正常运行。（3）汇流箱。在大型光伏发电系统中，多个光伏组件产生的直流电需要通过汇流箱汇总。汇流箱可将多路直流电合并为一路，便于后续传输和转换，同时能监测和保护各路电流，及时发现并处理故障。（4）升压站。大规模光伏发电系统的发电电压较低，为降低电能在传输过程中的损耗，需要采用升压站将电压升高。升压站通常包括变压器、开关设备等，可将低压交流电升压为适合远距离传输的高压电，随后接入电网。

2 光伏发电系统运维要点

2.1 组件清洗

在光伏发电系统中，光伏组件发挥着重要作用。系统长时间运行，组件表面容易积累灰尘，灰尘会阻碍太阳能吸收，降低光伏发电系统的运行效率，因此需要定期清洁，保证组件表面洁净。此外，还应制定适合光伏发电场的运维方案，定期对光伏组件进行维护，确保光伏组件零部件完整，避免零部件受损，保证光伏组件的工作效率。

2.2 控制器运维

控制器作为电能控制设备，对光伏发电系统具有重要作用。应设置明确的警示标志，保证端子无锈蚀，确保控制器装置符合规定，控制直流电阻，以完善系统运维工作。

2.3 电池板热斑问题处理

太阳能电池板运行过程中会产生热斑效应。热斑会影响电池板性能，严重时还会导致板面过热烧毁。运维时，除了做好清洁工作，还应加强巡检。可采用无人机系统进行巡检，拍摄热斑红外图像，为运维人员提供清晰的图像，再通过图像分割算法提取图像特征，结合计算机分析，及时发现太阳能电池板的问题，随后发出警报通知运维人员，从而保证电池板安全运行。

3 新能源光伏发电场运维安全防误控制技术优化路径

3.1 运维管理与决策支持

应用智能运维技术可建立智能运维管理系统，该系统能够使运维工作信息化和规范化。运维人员可以通过系统实时查看设备的运行状态、历史数据、维护记录等信息，从而提高运维工作的效率和质量。智能运维管理系统还能为运维人员提供决策支持，

根据相关要求自动评估运维工作的完成情况，生成详细的运维报告，为运维人员提供数据支持，从而提高运维管理水平。智能运维管理系统还可以根据设备运行数据和维护记录，为运维人员提供优化建议，进一步提高运维工作的质量和效率。

3.2 控制器故障诊断与运维

① 进行可视检查。检查控制器的外部和内部连接,寻找可能的物理损伤或问题。这包括检查电线连接是否紧固,电子元件是否正常工作,以及控制器是否受到灰尘、水分或其他环境因素的影响。如果发现明显的物理损伤,可能需要及时维修或更换受损部件。② 电压和电流监测是诊断控制器故障的关键方法之一。通过监测控制器的输入和输出电压及电流,可以识别潜在的问题。异常高或低的电压可能表明控制器存在电压调节问题,而异常电流可能暗示着电池充电或放电问题。这些测量可以使用多用途电表或专用监测设备来进行。 ③ 控制器的温度也是一个关键参数。通过定期监测控制器的温度,可以及早发现过热问题。异常高温可能导致控制器内部元件的损坏,降低系统的可靠性,影响其性能和寿命。温度监测可以通过安装温度传感器或红外热像仪来实现。 ④ 查询控制器的工作日志是一个重要手段。许多光伏控制器配备了故障代码和日志记录功能,通过查看控制器生成的故障代码和日志,可以追踪问题的来源和性质。这些代码和日志记录可能包括电压异常、电流过载、过热等信息,有助于确定需要采取的维修或维护措施。

3.3 设备维护与优化

运维人员会定期收集和分析光伏组件输出功率、太阳辐照度、环境温度及设备状态参数，这些数据对于确定光伏发电设备当前的性能水平至关重要。在数据分析的基础上，运维人员会识别出性能低下的光伏组件或逆变器，并进行故障诊断和相应的处理。比如：运维人员可通过比较同个光伏电站内不同光伏组件的输出功率来判断某块光伏组件是否存在积灰或阴影遮挡的情况，从而采用相应的处理措施，以保证光伏电站的发电性能。逆变器的运行数据也会被收集和分析，任何异常情况都需进行设备的维修或更换，避免影响光伏电站的发电效率。对于配备了光伏支架跟踪系统的光伏电站，确保其跟踪机制的准确性和可靠性是光伏组件性能优化的关键。光伏电站的电气连接和布线也需定期检查，以减少因连接不良或线路老化造成的能量损失。特别是保证冷却系统在高温环境下保持良好的运行状态，可以防止电气设备过热，从而保证其工作效率。

3.4 分层安全培训

针对新入职人员，开展电气安全（如触电急救、绝缘工具使用）、高空作业规范等培训，考核合格后方可上岗，培训时长不少于40 学时。高压设备操作、机器人运维等特种作业人员需取得资格证书，每年复训一次，重点考核“误操作应急处置”能力（如断路器误跳闸后的恢复流程）。搭建光伏运维仿真系统，模拟“汇流箱短路”“组件起火”等场景，训练人员的应急响应速度（目标 ⩽3 分钟）与操作规范性。

结束语

随着新能源光伏发电产业的持续发展，社会各界对光伏发电场运维的重视程度提高。保障光伏发电系统稳定运行，对维护电力系统安全具有重要意义。在实际运维过程中，运维人员需要加强技术研究，运用先进的技术，加强对光伏发电系统运行的监控。通过自动收集数据，分析异常，实现自动化运维控制，有效解决问题，实现对新能源光伏发电场的全天候监管和预警，促进电力领域的可持续发展。

参考文献

[1]周洋.新能源光伏发电场运维安全防误控制技术[J].科学技术创新,2024(19):1-4.

[2] 周鹏. 光伏电站运行性能诊断与运行优化方法研究[J]. 工业控制计算机,2025,38(04):127-128.

[3] 陈乾坤. 集中式光伏发电场站电力设备设施运行与维护[J]. 电力设备管理,2025(04):105-107.