吳馳凱，唐可偉

（攀枝花市攀鋼設(shè)計研究院有限公司，四川 攀枝花 617000）

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，對于石化能源的消耗不斷增大，這對于環(huán)境的污染也愈加嚴重。在這樣的背景下，急需通過尋找清潔、可循環(huán)的資源去代替石化能源。太陽能作為一種可再生、無污染的能源，其開發(fā)的水平受到了國際社會廣泛的關(guān)注。因此，本文對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的可行性展開研究，這對于提高太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的水平，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性具有重要意義。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點

光伏發(fā)電系統(tǒng)是可直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的一種發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)不同的特點，太陽能光伏發(fā)電可分為光伏發(fā)電、光熱發(fā)電。

太陽能光伏發(fā)電也指太陽能發(fā)電，即可簡稱為“光電”。光電是利用半導(dǎo)體的光伏特性，將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種新型技術(shù)。

近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，光電技術(shù)的應(yīng)用也越來越完善和成熟。其中，太陽能電池在經(jīng)過串聯(lián)、封裝后可形成電磁組件，并加強控制器，即可組成光伏發(fā)電裝置。由于光伏發(fā)電系統(tǒng)具有的優(yōu)點，已被我國廣泛應(yīng)用于電力發(fā)電事業(yè)中。光伏發(fā)電主要具有以下特點。

（1）無轉(zhuǎn)動部件，使得系統(tǒng)運行無噪音。

（2）不排放廢水，無空氣污染。

（3）維修費用低，維修保養(yǎng)作業(yè)簡單。

（4）無工質(zhì)消耗，運行安全可靠。

（5）電池使用壽命長。

（6）啟動快，在有陽光的情況下，即可發(fā)電。

（7）適用范圍廣，如工廠、變電站、居民樓。

（8）建設(shè)周期短，安裝簡單。

（9）建設(shè)規(guī)?？纱罂尚?。

2 影響光伏系統(tǒng)可靠性的因素

2.1 光電元器件失效

眾所周知，光電系統(tǒng)由大量的子系統(tǒng)和電子元器件組成，元器件失效已成為降低光電系統(tǒng)可靠性的主要因素。包括電磁元件、電感元件、電容元件、電阻元件、連接器件、通信元件、二極管、繼電器、運算放大器、功率管、太陽能電磁等。若其中1個元器件失效，并未能及時排除和維護的情況下，則可能影響整個系統(tǒng)的安全和可靠性。因此，在日常工作中，為了保證光電系統(tǒng)的可靠性，就必須提高元器件維修、保養(yǎng)的工作水平，

保證元器件正常運行。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計存在不足

光伏系統(tǒng)設(shè)計主要有軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)2部分，其中軟件系統(tǒng)的設(shè)計存在不足，主要是由于系統(tǒng)程序運行存在錯誤，如跑偏等，使得軟件系統(tǒng)無法正常運行。并且，軟件系統(tǒng)所使用的控制方法不合理和不規(guī)范，也可能導(dǎo)致軟件系統(tǒng)無法正常運行，影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。若軟件系統(tǒng)發(fā)生故障，未能及時進行維護和修復(fù)，將直接影響整個光伏系統(tǒng)的正常運行。另一方面，硬件系統(tǒng)的設(shè)計主要是電路的設(shè)計，其存在的設(shè)計不足主要是由于部分硬件設(shè)計部門為了降低成本，采用假冒劣質(zhì)的材料，使得元器件生產(chǎn)存在質(zhì)量問題。

2.3 系統(tǒng)維修和使用不當(dāng)

光電系統(tǒng)維修和使用不當(dāng)已成為影響系統(tǒng)使用壽命的主要因素，降低了光電系統(tǒng)的可靠性。例如，我國西北地區(qū)，由于當(dāng)?shù)鼐用袢狈怆姰a(chǎn)品的維護、保養(yǎng)和使用的知識，在用戶供電不足的情況下，直接從蓄電池取電，這使得繼電器的電力長期不飽滿，在虧電的狀態(tài)下，導(dǎo)致系統(tǒng)運行失效。此外，部分用戶并未設(shè)置避雷裝置，在雷雨天時，可能導(dǎo)致系統(tǒng)因受到雷擊而發(fā)生損壞，影響系統(tǒng)的正常運行，難以保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和安全性。

3 確保光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性的幾點思考

3.1 確保選用元器件的質(zhì)量

元器件的質(zhì)量不僅直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能，還能夠提升光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件系統(tǒng)運行的可靠性。為了確保選用元器件的質(zhì)量，就必須加強元器件采購的管理力度。

首先，企業(yè)應(yīng)做好采購元器件的工作，確保所購元器件的質(zhì)量，應(yīng)杜絕為節(jié)約成本而采購質(zhì)量差的元器件的事件發(fā)生，從企業(yè)內(nèi)部做起。在采購時，應(yīng)進行公開招標(biāo)的方式，確保元器件材料供應(yīng)商的實力，提升元器件采購環(huán)節(jié)工作的質(zhì)量。

其次，健全元器件采購合同的實施體系，明確合同職責(zé)，實施目標(biāo)管理。

最后，建立元器件進場的檢查部門，加強對元器件質(zhì)量上的控制，形成完整的管理體系。在此情況下，不僅能夠保證元器件的質(zhì)量，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，還能夠提升企業(yè)整體的管理水平。

3.2 優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計方案

對系統(tǒng)設(shè)計方案進行優(yōu)化可從兩方面開展。一方面，在軟件設(shè)計上：

首先，需要根據(jù)當(dāng)?shù)毓夥l(fā)電的環(huán)境來編制控制算法，以提高光電系統(tǒng)的最大功率和穩(wěn)定性作為主要的設(shè)計優(yōu)化方向。

其次，加強逆變網(wǎng)的控制效率，降低其波動，提升光電系統(tǒng)的穩(wěn)定。

最后，加設(shè)容錯和糾錯軟件設(shè)計，例如看門狗等，實施監(jiān)測系統(tǒng)運行的狀態(tài)，在程序運行故障時，能夠自行修復(fù)，確保軟件系統(tǒng)正常的運行。從而提升光電系統(tǒng)中軟件系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證光電系統(tǒng)的可靠運行。

另一方面，在硬件設(shè)計上：

（1）加設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件保護的措施，完善系統(tǒng)功能，如安裝避雷針、檢測電路儀器、過電流、過電壓、孤島等。

（2）在逆變器和交換器的設(shè)計中，應(yīng)更多的采用集成模塊和芯片，從而減少元器件，確保系統(tǒng)運行的可靠性。

（3）在電路板設(shè)計時，應(yīng)采用科學(xué)合理的手段，避免子電路、電源信號、輸入輸出信號等受到信號干擾，針對大功率的元器件，應(yīng)加強散熱的能力，如先進的冷水恒溫等。

（4）系統(tǒng)核心功能應(yīng)采用備用電路設(shè)計，在相同地方盡可能加設(shè)相同功能的電路，在一條電路發(fā)生故障時，另一條電路能夠正常的運行。從而保證硬件系統(tǒng)能夠正常的運行，確保太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。

3.3 提升日常維護的工作水平

光電系統(tǒng)在安裝完成后，溫度和光資源就難以改變。因此，日常的維修和保養(yǎng)工作顯得尤為重要，可通過以下幾點提升日常的維護工作水平。

（1）確保光伏陣列表面的清潔度。在日常的維護中，應(yīng)定期對光伏陣列的表面進行清洗，并檢查光伏陣列電路情況，對受損電路進行修復(fù)，從而保證光伏陣列運行的穩(wěn)定。

（2）注重電池的保證。根據(jù)電池使用的規(guī)定，電池在運行時，必須保證溫度處于恒溫狀態(tài)，如夏季注意通風(fēng)，冬季注意保暖。同時還要保證電池始終處于滿電的狀態(tài)。

（3）著重流程和規(guī)范。在檢修、停機、開機工作時，需要嚴格按照相關(guān)的流程進行，確保操作的規(guī)范性，避免人為破壞。

（4）建立相應(yīng)的制度和標(biāo)準。當(dāng)前我國光電系統(tǒng)的可靠性標(biāo)準還處于探索階段，筆者建議，我國行業(yè)內(nèi)的專家應(yīng)共同努力，制訂完整的可靠性標(biāo)準和相關(guān)制度，為光電事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

綜上所述，本文對光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其特點進行分析，并針對影響光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性的因素，提出了提升日常維護工作的水平、對系統(tǒng)設(shè)計方案進行優(yōu)化、確保選用元器件的質(zhì)量三方面優(yōu)化策略。但系統(tǒng)維修和使用不當(dāng)、系統(tǒng)設(shè)計存在不足、光電元器件失效等問題，依然影響著光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。因此，在未來的工作中，還需加強對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)可靠性的研究，從而為提升光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，促進光伏發(fā)電事業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻。

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