在全球积极推进能源转型的大背景下,清洁能源的发展成为关键。国际能源署发布的 2024 年度《世界能源展望》报告显示,2025 年全球可再生能源产业迎来前所未有的发展,新增可再生能源装机容量超过 560 吉瓦 ,预计到 2030 年,全球可再生能源装机容量有望超过目前各国既定发展目标总和的约 25%,足以满足全球电力需求的增加。而在这其中,光伏电站凭借其清洁、可再生、可持续等诸多优势,在清洁能源领域占据着愈发重要的地位。
近年来,中国新增可再生能源装机容量占全球新增可再生能源总装机容量的约六成 ,中国的风电、光伏发电装机规模较 10 年前增长了 10 倍,清洁能源发电装机占总装机的 58.2%,新增清洁能源发电量占全社会用电增量一半以上。光伏电站的广泛建设,不仅有效减少了对传统化石能源的依赖,降低了碳排放,助力我国实现 “双碳” 目标,还推动了能源结构的优化升级,促进了能源的可持续供应。在国内,众多大型光伏电站项目纷纷落地,如青海塔拉滩光伏电站,占地面积广阔,装机容量巨大,每年能为当地提供大量的清洁电力。在国外,像印度的巴德拉太阳能公园,也是全球知名的大型光伏电站项目。
无论是从满足能源需求、应对气候变化,还是从促进经济可持续发展的角度来看,光伏电站都具有重要意义。对于想要涉足这一领域的人来说,了解光伏电站开发全流程是开启成功之旅的关键。接下来,本文将一步步为您详细解析光伏电站从选址到发电的全过程。
一、前期踏勘
1.1 前期沟通与准备
在光伏电站开发的前期踏勘阶段,与土地所在村县的沟通至关重要。通过与当地相关部门和人员交流,能够深入了解场址地点、大概面积、土地类型和产权、地貌特征以及附近变电站等情况。以某项目为例,在与当地村县沟通后,得知一块土地面积约 500 亩,土地类型为未利用地,产权清晰,地貌为平地,附近有一座 110kV 变电站 ,这为后续的开发提供了关键信息。通过大概面积,可估算能布置的光伏组件规模;依据土地类型和产权归属,能估计征地难度和费用;根据地貌特征,可预估施工难度;通过附近变电站情况,能估计接入系统距离和费用。此外,还需深入了解当地光伏补贴政策、允许建设的容量、是否有在建项目以及已建成项目的收益等情况,为项目的可行性评估提供全面依据。
电脑宏观选址也是前期准备的重要环节。借助地理信息系统(GIS)软件,如 ArcGIS,能综合分析地形、太阳辐射、土地利用等多种数据。通过导入数字高程模型(DEM)数据,可直观了解地形起伏情况,筛选出坡度适宜的区域。结合太阳辐射数据,能确定太阳辐射量丰富的地区,提高光伏发电效率。例如,利用 ArcGIS 分析某地区的地形和太阳辐射数据后,初步确定了几个潜在的光伏电站场址。除了 ArcGIS,还有一些专业的光伏选址软件,如 PVsyst,它不仅能进行宏观选址分析,还能对光伏电站的发电量进行模拟计算 ,帮助开发者更准确地评估项目的可行性。
准备勘查设备是确保踏勘工作顺利进行的基础。常用的勘查设备包括 GPS 定位仪,用于确定场址的准确地理位置;全站仪,可测量地形的高程和平面位置;无人机,能对大面积的场址进行快速航拍,获取高分辨率的影像资料,提高踏勘及评估质量和效率;太阳能辐射计,用于测量太阳辐射强度,为光伏组件的选型和布局提供依据;此外,还需准备好笔记本、笔、相机等记录工具。在某大型光伏电站的踏勘中,使用无人机进行航拍,快速获取了场址的全貌影像,结合 GPS 定位仪和全站仪的测量数据,为后续的项目规划提供了详细准确的资料。
1.2 现场踏勘要点
现场踏勘时,针对不同的地形地貌,需要关注不同的要点。
对于普遍问题,目测地面的土层厚度十分关键,若裸露部分能看到岩层,且土层太薄,将极大地影响未来土建施工难度。例如在一些山区,土层较薄,岩石较多,打桩等基础施工难度大,成本也会相应增加。同时,要观察林木覆盖情况,尽量避开牲口棚、坟地及农民村舍,以减少征地费用和不必要的纠纷。在某项目中,由于选址时未充分考虑林木覆盖和周边建筑情况,导致征地过程中遇到诸多困难,不仅增加了成本,还延误了项目进度。
在平地进行踏勘时,由于光伏场地面积较大,从一个边界点无法看到场地全貌,因此建议尽量将场址勘查全面。选址时要避开冲积沟、防空洞及其他军事设施,这些区域可能会影响光伏电站的建设和运行安全。某平地光伏项目在建设过程中,发现场地内存在防空洞,不得不重新调整设计方案,增加了工程成本和时间成本。
山地踏勘时,要重点观察山体走势。光伏组件应布置在东西走向、朝向南侧的山坡上,且周边不能有遮挡,以确保充足的阳光照射。山体坡度应小于 25°,否则后期施工难度、维护成本将大幅提高。在一些坡度较大的山区,施工时需要进行大量的土方工程,增加了施工难度和成本,而且后期维护时,工作人员的安全风险也会增加。
水面及滩涂的踏勘,要了解场址的最深水位,以便选择适合的光伏基础形式。一般水深小于 4 米时采用预制管桩基础;大于 4 米时,采用漂浮形式。同时,要了解场址 30 年来的最高洪水水位或最高涨潮水位,确保固定支架的设计高度在最高水位之上,防止光伏设备被水淹。此外,还要了解水下养殖产品的生长特性,并合理选择光伏组件类型、安装形式、布置高度和间距,以满足渔业等功能需求,实现渔光互补的综合利用。如江苏某水面光伏项目,充分考虑了水深和水下养殖情况,采用了合适的光伏基础形式和组件布置方式,既实现了光伏发电,又不影响渔业养殖,取得了良好的经济效益和社会效益。
涉及采煤沉陷区的选址,建议调查拟选场址的开采现状以及未来 20 年的开采计划,避让露天矿坑、渣山、积水区等。对于未来没有开采计划的采空区,根据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》中的关于适宜区、基本适宜区及适宜性差区的要求进行区分;对于未来仍有开采计划的场地应尽量规避。对已经暂停开采的区域,需了解场址已经稳定沉降多少年,取得稳定性沉降报告后,再进行选择性开发。山西某采煤沉陷区光伏项目,在选址前对开采情况进行了详细调查,选择了稳定沉降多年的采空区进行建设,确保了项目的安全和稳定运行。
1.3 踏勘后续工作
踏勘完成后,首先要确定场址地类。前往国土局(查二调图)、文物局和林业局查询场址的土地类别及是否压覆文物或矿产。如果土地为不能使用的类型或有压覆情况,盲目开展后续工作,会造成不必要的浪费。例如,若土地被规划为基本农田或压覆重要矿产资源,该土地就无法用于光伏电站建设。
接着是测量场地面积,将 GPS 坐标输入地图,观察场址宏观情况,同时测算场区面积,估算光伏装机容量。通过精确测量和计算,能合理规划光伏电站的规模和布局,提高土地利用效率。如某项目通过 GPS 测量和地图分析,准确测算出场区面积,为后续的光伏组件布置和装机容量设计提供了可靠依据。
最后是确定拟接入变电站。根据估算出来的光伏装机规模,设计送出电压等级;考察距场址最近变电站的电压等级、容量、是否预留间隔,收集该变电站的电气一次图,从而确定光伏接入容量。如果没有合适的接入点,可以在地市级电网公司批准下进行 T 接送出。以某光伏电站项目为例,在确定接入变电站时,通过对周边变电站的详细考察和分析,最终选择了合适的接入方案,确保了电力的顺利送出。
二、项目设计
2.1 设计前的准备工作
在进行光伏电站设计之前,充分的准备工作是确保设计方案科学合理的基础。收集相关资料是首要任务,其中气象数据可从当地气象部门获取,涵盖多年的太阳辐射量、日照小时数、气温、降水、风速等信息。太阳辐射量和日照小时数直接关系到光伏发电的潜力,如我国西藏西部等地,年平均太阳总辐射量达 6700MJ/m² 以上 ,是建设光伏电站的理想区域。气温、降水和风速等数据则影响光伏组件的选型和布局,例如在风速较大的地区,需要选择抗风能力强的光伏组件和支架。
地质报告对于光伏电站的基础设计至关重要。可通过专业的地质勘察公司进行勘察,获取场址的地质构造、土壤类型、承载能力等信息。在一些地质条件复杂的地区,如山区或岩溶地貌区,详细的地质报告能帮助设计人员确定合适的基础形式,避免因基础不稳导致的安全隐患。某山区光伏电站在建设前,通过地质勘察发现地下存在溶洞,经过重新设计基础方案,采用桩基础穿过溶洞,确保了电站的安全稳定运行。
项目可行性研究是设计前的关键环节。要对技术可行性进行深入分析,评估当前的光伏技术是否能够满足项目的需求,包括光伏组件的转换效率、逆变器的性能等。还要考虑项目的经济可行性,计算项目的投资成本、运营成本、预期收益和投资回收期等。以某大型光伏电站项目为例,通过详细的成本效益分析,预计投资回收期为 8 年,具有较好的经济效益。同时,还要对项目的环境影响进行评估,确保项目符合环保要求。
2.2 设计内容与要点
光伏电站设计涵盖多个方面,每个环节都对电站的性能和效益有着重要影响。
光伏组件选型是设计的关键之一。市场上常见的光伏组件有单晶硅、多晶硅和薄膜组件等。单晶硅组件转换效率高,可达 20% 以上 ,但成本相对较高;多晶硅组件成本较低,转换效率一般在 18% - 20% 之间;薄膜组件则具有轻薄、可弯曲等特点,但转换效率相对较低。在选型时,需综合考虑项目所在地的光照条件、成本预算和场地需求等因素。在光照资源丰富的地区,可优先选择转换效率高的单晶硅组件,以提高发电量;对于成本控制较为严格的项目,多晶硅组件可能是更合适的选择。
方阵布置直接影响光伏电站的发电效率。要根据场地地形和太阳方位角,确定光伏组件的最佳倾角和朝向。在北半球,一般将光伏组件朝向正南方向,倾角根据当地纬度进行调整,以最大限度地接收太阳辐射。同时,要合理规划组件间距,避免阴影遮挡。在山地光伏电站中,可采用逐行调整倾角的方式,使每一排组件都能充分接收阳光;在平地光伏电站中,要根据冬至日的太阳高度角计算组件间距,确保前排组件不会对后排组件产生阴影遮挡。
电气系统设计包括逆变器选型、电缆铺设和防雷接地等。逆变器是将光伏组件产生的直流电转换为交流电的关键设备,要选择转换效率高、可靠性强的逆变器。根据光伏电站的规模和布局,合理选择逆变器的容量和类型,如集中式逆变器适用于大型光伏电站,组串式逆变器则更适合分布式光伏电站。电缆铺设要考虑线路损耗和安全性,选择合适的电缆规格和铺设路径,尽量缩短电缆长度,降低线路损耗。防雷接地设计是保障光伏电站安全运行的重要措施,要按照相关标准规范,做好防雷装置的安装和接地处理,防止雷电对电站设备造成损坏。
2.3 设计方案优化
对设计方案进行优化,能有效提高光伏电站的性能和经济效益。
从成本角度来看,可通过优化组件选型和布局,在保证发电量的前提下,降低设备采购和安装成本。选择性价比高的光伏组件,合理规划组件排列方式,减少支架和基础材料的使用量。采用先进的设计软件,对不同的组件选型和布局方案进行模拟分析,对比成本和发电量,选择最优方案。在某光伏电站设计中,通过优化组件布局,减少了 10% 的支架材料用量,同时发电量仅下降了 2%,有效降低了成本。
在效率方面,通过精确计算光伏组件的最佳倾角和朝向,以及优化电气系统设计,提高发电效率。利用专业的光伏设计软件,结合当地的气象数据和地形条件,精确计算光伏组件的最佳倾角和朝向,使组件能够最大限度地接收太阳辐射。优化电气系统的线路设计,降低线路损耗,提高逆变器的转换效率。在一些光伏电站中,通过采用智能逆变器,实现了对光伏组件的最大功率点跟踪,提高了发电效率。
安全性也是优化设计方案时需要重点考虑的因素。加强防雷接地设计,提高电站的抗风、抗震能力。采用高质量的防雷设备和接地材料,确保防雷接地系统的可靠性。根据当地的气象条件和地质条件,设计合理的支架结构和基础形式,提高电站的抗风、抗震能力。在地震多发地区,采用特殊的抗震支架和基础,增强电站的稳定性。
通过对设计方案的优化,某光伏电站的成本降低了 15%,发电效率提高了 10%,同时安全性也得到了显著提升,为项目的成功实施和长期稳定运行奠定了坚实基础。
三、手续办理
3.1 项目备案
项目备案是光伏电站开发的重要环节,它确保项目符合国家和地方的相关政策法规,为项目的合法建设和运营提供依据。以某地区的光伏电站项目备案为例,其流程一般如下:
首先,项目开发单位需准备一系列备案材料。这些材料包括项目可行性研究报告,详细阐述项目的技术方案、经济可行性、环境影响等内容;选址意见书,由当地土地管理部门出具,证明项目选址符合土地利用规划;环境影响评估报告,按照环保部门要求编制,评估项目对环境的潜在影响,并提出相应的环保措施;此外,还需提供电力接入方案,明确项目与电网的连接方式和接入容量,以及土地使用权证明,证明项目开发单位对项目用地拥有合法的使用权。
准备好材料后,开发单位向当地能源主管部门提交备案申请。申请时需填写备案申请表,其中包含项目的基本信息,如项目名称、建设地点、建设规模、投资情况等;主要技术参数,如光伏组件类型、装机容量、逆变器型号等;以及项目的预期开工和竣工时间等。递交申请前,建议开发单位提前与相关部门沟通,确保材料的完整性和准确性,避免因材料不全或错误导致审核延误。
提交备案申请后,相关部门会对申请材料进行审核。审核内容涵盖项目的合法性、合规性、技术可行性及环境影响等多个方面。一般情况下,审核时间为 15 个工作日。在此期间,开发单位应保持与审核部门的沟通,及时补充所需材料。例如,若审核部门对项目的技术方案提出疑问,开发单位需及时提供详细的技术说明和论证材料。
审核通过后,开发单位将收到备案结果通知书。备案通知书是项目合法开展的重要依据,需妥善保存。通知书上会详细列明项目名称、备案号、备案日期等信息。
备案过程中可能会遇到一些问题。比如,备案申请材料不齐全或不符合要求,这就需要开发单位仔细对照备案要求,认真准备和完善材料,确保材料的真实性、完整性和准确性。若项目不符合当地的能源政策或规划,开发单位需与相关部门沟通,了解具体原因,根据政策要求对项目进行调整或重新规划。如某项目因选址位于生态保护区,不符合当地的能源规划,经过重新选址和调整方案后,才顺利通过备案审核。此外,电网接入条件限制也可能导致备案问题,若当地电网接入容量不足或接入条件复杂,开发单位需与电网企业协商,共同制定合理的接入方案,必要时可考虑配置储能系统,提高光伏消纳比例,减少对电网的依赖。
3.2 其他手续办理
除了项目备案,光伏电站开发还需办理其他一系列手续。
建设用地规划许可证是其中之一。办理时,建设单位需向城市规划行政主管部门提出申请,并提交建设项目批准文件、项目备案证明、土地使用权证明等材料。城市规划行政主管部门对申请材料进行审核,包括对项目的规划设计方案、建设用地范围等进行审查,确保符合城市规划的要求。审核通过后,核发建设用地规划许可证,明确项目建设用地的位置、面积、界限等规划条件。例如,某光伏电站项目在办理建设用地规划许可证时,因规划设计方案中光伏组件的布局不符合城市景观规划要求,经过重新设计和调整后,才获得许可证。
建设工程规划许可证同样不可或缺。建设单位应持书面申请、使用土地的有关证明文件、具备相应资质的设计单位设计的建设工程设计方案等材料向城乡规划主管部门申请核发。需要建设单位编制修建性详细规划的建设项目,还应当提交修建性详细规划。城乡规划主管部门会同有关部门对建设工程设计方案进行审查,符合规划条件的,办理建设工程设计方案审查意见,建设单位按照审定的建设工程设计方案开展下阶段设计工作。施工图设计完成后,建设单位将施工图中有关规划的相关材料提交城乡规划主管部门复核,符合审定的建设工程设计方案的,经放线、验线后,城乡规划主管部门核发建设工程规划许可证及附件、附图。
此外,还可能需要办理施工许可证、电力接入许可证等手续。施工许可证的办理需建设单位具备工程建设资金落实、有满足施工需要的施工图纸及技术资料等条件,向工程所在地的县级以上地方人民政府建设行政主管部门申请。电力接入许可证则需与当地电网企业沟通,按照电网企业的要求提交相关材料,如项目的电气设计图纸、用电负荷预测等,经审核通过后,获得电力接入许可。
在办理这些手续时,要注意各手续之间的先后顺序和关联关系,确保办理过程的顺利进行。同时,要严格按照相关部门的要求准备材料,积极与各部门沟通协调,及时解决办理过程中出现的问题,以保障光伏电站项目能够依法依规顺利建设。
四、工程施工
4.1 施工前准备
施工前准备工作是光伏电站建设顺利开展的基石,对整个项目的进度、质量和成本有着深远影响。施工场地平整是首要任务,通过测量放线确定场地平整的范围和标高,采用机械如推土机、挖掘机等进行土石方开挖和回填作业,使场地达到设计要求的平整度。在某山地光伏电站项目中,由于场地起伏较大,在场地平整时,先用全站仪进行精确测量,标记出各个控制点,然后使用大型挖掘机进行土石方开挖,将高处的土方运至低洼处进行回填,再用压路机进行碾压,确保场地平整度误差控制在规定范围内,为后续施工创造了良好条件。
施工队伍组建也是关键环节。项目经理应具备丰富的光伏电站项目管理经验,能有效组织和协调各方资源,确保项目按计划推进。技术负责人需精通光伏电站的施工技术和工艺流程,能够解决施工过程中遇到的技术难题。各专业技术人员如电气工程师、土建工程师、机械工程师等应具备相应的专业技能和资质,施工人员也需经过专业培训,熟悉施工操作流程和安全规范。某大型光伏电站项目在组建施工队伍时,通过严格的筛选和面试,从众多应聘者中挑选出了一批经验丰富、技术过硬的人员,组成了高效的施工团队,为项目的成功实施提供了人力保障。
施工材料采购同样不容忽视。要根据项目设计方案和施工进度计划,制定详细的采购清单,明确所需材料的规格、型号、数量和质量标准。在采购过程中,选择正规的供应商,对材料的质量进行严格把控。以光伏组件为例,要选择转换效率高、可靠性强的产品,确保其符合相关国家标准和行业规范。同时,要合理安排材料的运输和存储,防止材料在运输过程中受损,在存储过程中受潮、生锈等。某光伏电站项目在采购光伏组件时,对多家供应商进行了考察和比较,最终选择了一家知名品牌的产品,在运输过程中,采用了专业的包装和运输方式,确保组件安全到达施工现场,在存储时,设置了专门的仓库,做好防潮、防晒措施,保证了组件的质量。
4.2 施工流程与注意事项
光伏电站施工流程复杂,每个环节都有严格的要求和注意事项。
基础施工是整个电站的根基,直接关系到电站的稳定性和安全性。常见的基础形式有混凝土灌注桩基础、预制管桩基础等。在进行混凝土灌注桩基础施工时,首先要进行施工放线,确定桩位,使用钻孔机钻孔,钻孔过程中要控制好钻孔的垂直度和深度,防止出现偏孔和塌孔现象。然后将钢筋笼放入孔中,钢筋笼的制作要符合设计要求,钢筋的规格、间距等要准确无误。最后进行混凝土浇筑,浇筑时要确保混凝土的质量和浇筑的密实度,避免出现蜂窝、麻面等质量问题。在某光伏电站的混凝土灌注桩基础施工中,由于施工人员操作不当,导致一根桩出现了偏孔现象,经过及时的处理,重新钻孔并调整钢筋笼位置后,才确保了基础的质量。
支架安装是光伏组件安装的支撑结构,其安装质量直接影响到光伏组件的安装精度和发电效率。在安装支架时,要先根据设计图纸确定支架的位置和方向,使用水平仪和经纬仪等工具确保支架的水平度和垂直度符合要求。支架的连接要牢固可靠,使用螺栓连接时,要按照规定的扭矩进行紧固,防止螺栓松动。同时,要注意支架的防腐处理,避免支架在使用过程中生锈腐蚀。某光伏电站在支架安装过程中,发现部分支架的水平度偏差较大,经过重新调整和加固后,才保证了支架的安装质量。
组件安装是光伏电站施工的核心环节,安装过程中要特别注意组件的保护和安装精度。在搬运和安装组件时,要轻拿轻放,避免组件受到碰撞和损坏。按照设计要求确定组件的安装位置和倾角,组件之间的间距要合理,以确保阳光能够充分照射到每个组件,避免出现阴影遮挡。组件的连接要牢固,接线要正确,防止出现虚接和短路现象。在某分布式光伏电站项目中,由于施工人员在组件安装时未注意组件之间的间距,导致部分组件在上午和下午时段出现了阴影遮挡,影响了发电效率,经过重新调整组件间距后,发电效率得到了明显提升。
电气设备安装包括逆变器、配电箱、变压器等设备的安装,以及电缆敷设和接线工作。在安装电气设备时,要严格按照设备的安装说明书进行操作,确保设备的安装位置正确、固定牢固。电缆敷设要合理规划路径,避免电缆交叉和重叠,电缆的接头要做好绝缘处理,防止漏电事故发生。接线时要按照电气原理图进行连接,确保接线准确无误,同时要做好标识,便于后期维护和检修。某光伏电站在电气设备安装过程中,由于电缆接头的绝缘处理不当,在电站运行后出现了漏电现象,经过及时排查和重新处理接头后,消除了安全隐患。
4.3 施工质量控制
施工质量控制是光伏电站建设的生命线,贯穿于整个施工过程。建立质量管理制度是质量控制的基础,明确各部门和人员的质量职责,制定质量目标和质量计划,将质量责任落实到每一个环节和每一个人。某光伏电站项目建立了完善的质量管理制度,规定项目经理为质量第一责任人,技术负责人负责质量技术管理,施工人员负责具体施工质量,形成了全员参与、全过程控制的质量管理体系。
加强施工过程监督是确保施工质量的关键。安排专业的质量管理人员对施工过程进行巡查和旁站监督,及时发现和纠正施工中的质量问题。在基础施工过程中,质量管理人员要检查桩位、桩深、钢筋笼制作和混凝土浇筑等关键环节;在支架安装过程中,要检查支架的水平度、垂直度和连接牢固性;在组件安装过程中,要检查组件的安装位置、倾角和连接情况等。某光伏电站在施工过程中,质量管理人员通过旁站监督,发现支架安装时部分螺栓未按照规定扭矩紧固,及时要求施工人员进行整改,避免了质量问题的发生。
进行质量检验是保证施工质量的重要手段。在每一道工序完成后,都要进行质量检验,检验合格后方可进入下一道工序。对于关键工序和隐蔽工程,要进行专项检验和验收。在基础施工完成后,要进行地基承载力检测和基础尺寸检查;在电缆敷设完成后,要进行电缆绝缘测试和接地电阻测试等。某光伏电站在电缆敷设完成后,进行了电缆绝缘测试,发现部分电缆的绝缘电阻不符合要求,经过检查发现是电缆接头处的绝缘处理存在问题,经过重新处理后,电缆绝缘电阻达到了合格标准。
通过严格的施工质量控制,某光伏电站项目的施工质量得到了有效保障,电站建成后运行稳定,发电效率达到了设计要求,为项目的长期效益奠定了坚实基础。
五、调试与验收
5.1 调试工作
调试工作是光伏电站从建设到运行的关键过渡环节,其目的是确保光伏电站的各个系统和设备能够正常、稳定地运行,达到设计要求的性能指标。调试工作涵盖多个方面,每个环节都至关重要。
光伏组件调试是基础工作。在测试前,需确保所有光伏组件按设计图纸和文件中的数量、型号组串并引接完毕,汇流箱内各回路电缆引接完毕且标示清晰准确,汇流箱内熔断器、断路器处于断开位置,汇流箱及内部防雷模块、接地牢固可靠且导通良好,同时辐照度应在不小于 700W/m² 的条件下进行测试。测试时,要检查汇流箱内光伏组串的极性是否正确,相同测试条件下相同光伏组串间的开路电压偏差不应大于 2%,最大偏差不得大于 5V 。在发电情况下,使用钳形万用表对汇流箱内光伏组串的电流进行测试,相同测试条件下且辐照度不小于 700W/m² 时,相同光伏组串间的电流偏差不大于 5% ,还要注意光伏组串电缆温度有无超出常温等异常情况,测试完毕后做好记录。某光伏电站在组件调试时,发现部分组串的开路电压偏差过大,经过仔细检查,原来是个别组件的连接电缆存在接触不良的问题,重新连接后,开路电压偏差符合要求。
电气系统调试内容较多。逆变器调试前,逆变器控制电源应具备投入条件。调试时,要检查逆变器的各项参数设置是否正确,如电网电压、频率、相位等参数是否与电网匹配,直流侧电压是否正常,逆变器的保护功能是否正常等。以某型号逆变器为例,在调试时发现其输出电压不稳定,经过检查是由于逆变器的参数设置错误,重新设置后,输出电压恢复正常。电缆的绝缘电阻测试也很关键,要使用专业的绝缘电阻测试仪对电缆进行测试,确保电缆的绝缘性能符合要求。在某光伏电站的电缆绝缘电阻测试中,发现部分电缆的绝缘电阻值偏低,经过排查,是由于电缆在敷设过程中受到了损伤,及时更换电缆后,绝缘电阻值达到了标准要求。接地电阻测试同样重要,要使用接地电阻测试仪对光伏电站的接地系统进行测试,确保接地电阻符合设计要求,一般要求接地电阻不大于 4Ω。若接地电阻过大,会影响光伏电站的安全运行,可能导致设备损坏或人员触电事故。
控制系统调试也不容忽视。对于监控系统,要检查其数据采集是否准确,包括光伏组件的电压、电流、功率,逆变器的运行参数等数据是否能够实时、准确地采集和显示。在某光伏电站的监控系统调试中,发现部分数据采集不准确,经过检查是由于传感器故障,更换传感器后,数据采集恢复正常。同时,要测试监控系统的远程控制功能,如对逆变器的启动、停止、功率调节等操作是否能够通过监控系统远程实现。对于保护系统,要模拟各种故障情况,如过流、过压、欠压、漏电等,检查保护系统是否能够及时动作,切断故障电路,保护设备和人员安全。在某光伏电站的保护系统调试中,模拟了过流故障,保护系统迅速动作,切断了电路,避免了设备的损坏。
调试过程中,要严格遵守相关的安全操作规程。调试人员必须经过专业培训,熟悉调试设备的性能和操作方法,具备相应的电工资格或上岗证,并配备相应的劳动保护用品,如安全帽、安全鞋、防护手套等。在调试前,要对调试设备和周围环境进行全面检查,确保没有安全隐患。避免带电操作,除非绝对必要,否则应避免在设备带电的情况下进行调试。如果必须带电操作,应确保采取适当的安全措施,如使用绝缘工具、站在绝缘垫上等。在调试过程中,要保持与带电部分的适当距离,遵循电气安全规范,使用合适的绝缘工具,避免使用损坏的设备。同时,要注意避免使用明火,防止火灾或爆炸事故的发生。在整个调试过程中,调试人员应保持警觉,注意任何可能的安全隐患或事故迹象。
5.2 验收工作
验收工作是对光伏电站建设成果的全面检验,其流程严谨且标准严格,关乎电站能否顺利投入使用及长期稳定运行。
工程验收是对光伏电站建设工程质量的全面检查。依据国家和地方相关的工程建设标准、规范,如《光伏发电站施工规范》GB 50794 - 2012、《光伏发电工程验收规范》GB/T 50796 - 2012 等 ,对光伏电站的各个部分进行详细检查。检查内容包括光伏组件的安装质量,如组件的安装角度、间距是否符合设计要求,组件外观有无破损、裂纹等;支架的安装质量,支架是否牢固,防腐处理是否到位,支架的水平度和垂直度是否符合标准;电气设备的安装质量,逆变器、配电箱、变压器等设备的安装位置是否正确,连接是否牢固,接线是否规范;电缆敷设是否符合要求,电缆的路径是否合理,有无交叉、重叠现象,电缆的固定是否牢固,接头的绝缘处理是否良好等。某光伏电站在工程验收时,发现部分光伏组件的安装角度偏差超出允许范围,影响了发电效率,经过重新调整安装角度后,符合验收标准。
并网验收则是确保光伏电站能够安全、稳定地接入电网运行。电网企业依据相关的电网接入标准和规范,如《分布式电源接入电网技术规定》GB/T 33593 - 2017 等 ,对光伏电站进行严格检测。检测内容包括电能质量,如电压偏差、频率偏差、谐波含量等是否符合电网要求。若电能质量不达标,会对电网的安全稳定运行产生影响,可能导致其他用电设备损坏或电网故障。某光伏电站在并网验收时,发现谐波含量超标,经过安装谐波治理装置后,电能质量符合要求。还会检测继电保护与安全自动装置的功能,检查这些装置是否能够在电网出现故障时及时动作,保护光伏电站和电网的安全。例如,当电网电压出现异常波动时,继电保护装置应能迅速切断光伏电站与电网的连接,防止事故扩大。
验收过程中可能会遇到各种问题。若工程质量不达标,如出现基础下沉、支架变形、组件损坏等问题,需要施工单位立即进行整改,整改完成后重新进行验收。某光伏电站在验收时发现部分支架出现变形,施工单位及时对支架进行了加固处理,再次验收合格。如果并网检测不通过,如电能质量不达标、通信不畅等问题,需要分析原因并采取相应措施解决。对于电能质量问题,可通过安装无功补偿装置、谐波治理装置等设备进行改善;对于通信问题,检查通信设备和线路,确保通信正常。如某光伏电站在并网验收时,通信信号不稳定,经过检查是通信线路接触不良,重新连接后,通信恢复正常,顺利通过验收。
只有通过严格的调试与验收工作,确保光伏电站各项指标符合要求,才能正式投入运营,为社会提供清洁、稳定的电力。
六、并网发电与运营维护
6.1 并网发电
并网发电是光伏电站开发的关键节点,标志着电站从建设阶段步入正式发电运营阶段,实现了从基础设施建设到能源生产的重要转变。其申请流程严谨,所需材料多样,且在整个过程中有诸多注意事项需要格外关注。
并网发电的申请流程一般如下:首先,项目业主需向当地电网企业提交并网申请,申请表格可从电网企业官网下载或到其营业网点领取。填写申请表时,务必准确填写项目名称、建设地点、装机容量、发电方式(如全额上网、自发自用余电上网等)等关键信息。同时,需附上一系列所需材料,包括项目备案证明,这是项目合法建设的重要依据,证明项目已通过相关部门的备案审核;工程验收报告,由专业的验收机构出具,表明光伏电站的工程建设质量符合相关标准和要求;电气设备试验报告,详细记录了逆变器、变压器等电气设备的各项试验数据,证明设备性能良好,能够安全稳定运行;以及并网调试报告,体现了电站在并网前进行的调试工作及结果,确保电站与电网的兼容性和稳定性。以某分布式光伏电站为例,业主在申请并网时,因填写的装机容量与实际建设容量不符,导致申请审核延误,经及时更正后才顺利进入下一步审核流程。
在并网发电过程中,有诸多关键的注意事项。电能质量是重中之重,由于光伏发电通过电力电子逆变器并网,易产生谐波、三相电流不平衡等问题,输出功率的不确定性还可能造成电网电压波动、闪变。这些问题不仅会影响电网的安全稳定运行,还可能对其他用电设备造成损害。因此,需要安装相应的电能质量治理设备,如滤波器、无功补偿装置等,确保电能质量符合电网要求。某光伏电站在并网初期,因未安装合适的滤波器,导致谐波含量超标,电网企业要求其立即整改,安装滤波器后,谐波问题得到解决,电站才得以正常并网发电。
还需关注电网的稳定性和可靠性。光伏发电具有间歇性和波动性的特点,受天气和时间等因素影响较大。为了减少对电网的冲击,电站应具备一定的调节能力,如配置储能系统,在光照充足时储存多余电能,在光照不足或用电高峰时释放电能,以平滑功率输出,提高电网的稳定性。同时,电站应与电网企业保持密切沟通,及时了解电网的运行情况和调度要求,按照电网的指令进行发电和输电操作。
并网发电对于光伏电站的意义重大。它使光伏电站所产生的清洁电能能够输送到电网中,为社会提供绿色能源,减少对传统化石能源的依赖,助力国家实现碳减排目标。成功并网发电意味着电站开始产生经济效益,项目业主可以通过售电获得收入,实现投资回报。某大型光伏电站并网发电后,每年可向当地电网输送大量清洁电力,减少了大量的碳排放,同时为项目业主带来了可观的经济收益,促进了当地清洁能源产业的发展。
6.2 运营维护
光伏电站的运营维护是确保其长期稳定高效运行的关键环节,对于保障电站的发电效率、延长设备使用寿命、降低运营成本以及提高经济效益都具有至关重要的意义。
光伏电站运营维护的重要性体现在多个方面。良好的运营维护能够保证电站的正常运行,及时发现并解决设备故障和问题,避免因设备故障导致的停机时间,确保电力的持续稳定供应。定期的设备维护和保养可以延长设备的使用寿命,减少设备更换和维修的成本。通过对电站设备的定期检查和维护,还能提高设备的运行效率,从而提高光伏电站的发电效率,增加发电量,提升经济效益。
运营维护的内容涵盖多个方面。定期巡检是基础工作,需检查光伏组件的外观是否完好,有无破损、裂纹、变色等情况,表面是否清洁,有无灰尘、污垢、落叶、鸟粪等积累,这些污染物会影响光伏组件对阳光的吸收,降低发电效率。还要检查组件的连接是否牢固,接线盒是否密封良好,有无漏电现象。对于逆变器,要检查其运行参数是否正常,如输出电压、电流、功率等,散热是否良好,有无过热报警,风扇运转是否正常,内部电路板有无损坏、腐蚀等情况。配电柜的检查内容包括开关的开合状态是否正常,有无接触不良、发热、打火等现象,仪表显示是否准确,接地是否可靠。在某光伏电站的巡检中,运维人员发现部分光伏组件表面有大量灰尘和鸟粪,及时进行了清洁,清洁后该区域的发电量明显提升。
设备维护也是运营维护的重要内容。要按照设备的保养策略定时对逆变器、变电柜等设备进行维护,更换易损件,如逆变器的散热风扇、熔断器,变电柜的继电器、接触器等。定期对设备进行润滑、紧固、调整等保养工作,确保设备的性能稳定。某光伏电站的逆变器在运行一段时间后,散热风扇出现故障,导致逆变器过热报警,运维人员及时更换了散热风扇,避免了逆变器因过热损坏。
一旦出现故障,快速响应并进行排查是关键。要确定故障原因,迅速上报并采取修复措施,如更换组件、逆变器或维修电路等,确保电站尽快恢复正常发电。建立完善的故障处理流程和应急预案,提高故障处理效率。在某光伏电站,突然出现部分区域发电量骤降的情况,运维人员通过快速排查,发现是电缆接头松动导致接触不良,及时进行了紧固处理,电站恢复正常发电。
为提高运营维护效率,可引入智能化运维系统,利用大数据、物联网、人工智能等技术,实现对光伏电站的实时监测、预警、故障诊断等功能,提前发现潜在问题,及时采取措施,减少故障发生的概率和影响范围。还可以优化运维流程,制定标准化的运维流程和操作规范,减少不必要的环节和冗余操作,提高运维效率和质量。建立运维绩效考核机制,制定如故障处理时间、设备完好率等绩效考核指标,激励运维人员提高工作效率和质量。加强备品备件管理,建立完善的备品备件库存管理系统,确保备品备件的充足和及时供应,对备品备件进行定期检查和测试,确保其可靠性和可用性。通过这些措施,能够有效提高光伏电站的运营维护效率,保障电站的长期稳定运行,为实现清洁能源的高效利用提供有力支持。
七、总结与展望
光伏电站开发是一个复杂且系统的工程,从前期踏勘的精心选址、项目设计的科学规划,到手续办理的严谨合规、工程施工的精细建设,再到调试与验收的严格把关,以及并网发电与运营维护的持续保障,每个环节都紧密相连、缺一不可。在前期踏勘中,全面了解土地和周边情况,为项目奠定基础;科学的项目设计是确保电站高效运行的关键;严格按照流程办理手续,保障项目合法合规;精细的工程施工保证了电站的建设质量;严谨的调试与验收为电站的安全稳定运行提供保障;并网发电后的运营维护则是电站长期高效发电的重要支撑。
展望未来,光伏电站在技术创新和市场发展方面都具有广阔的前景。随着科技的不断进步,光伏技术也在持续创新发展。光伏组件的转换效率有望进一步提高,目前单晶硅组件转换效率已达 20% 以上 ,未来可能突破 30% 甚至更高,这将大幅提升单位面积的发电量,降低发电成本。储能技术与光伏电站的融合将更加紧密,储能系统可以在光照充足时储存多余电能,在光照不足或用电高峰时释放电能,有效解决光伏发电的间歇性和波动性问题,提高电力供应的稳定性和可靠性,促进光伏电站的大规模应用。智能运维技术也将得到更广泛的应用,利用大数据、物联网、人工智能等技术,实现对光伏电站的实时监测、智能诊断和精准维护,提前发现潜在问题,及时采取措施,减少设备故障,提高运维效率,降低运维成本。
在市场发展方面,随着全球对清洁能源的需求不断增长,光伏电站作为重要的清洁能源形式,市场前景十分广阔。在国内,“双碳” 目标的提出,为光伏电站的发展提供了强大的政策支持和市场动力。政府出台了一系列鼓励光伏产业发展的政策,如补贴政策、绿色能源配额制等,推动了光伏电站的大规模建设和应用。越来越多的企业和个人开始关注和投资光伏电站,分布式光伏电站在工商业和居民领域的应用也越来越广泛。在国际市场上,许多国家也纷纷制定可再生能源发展目标,加大对光伏电站的投资和建设力度,为我国光伏企业 “走出去” 提供了良好的机遇。随着 “一带一路” 倡议的推进,我国光伏企业在沿线国家和地区积极开展光伏电站项目合作,将先进的光伏技术和产品带到海外,促进了当地清洁能源的发展。
光伏电站开发具有重要的现实意义和广阔的发展前景。通过深入了解和掌握光伏电站开发全流程,不断推动技术创新和市场拓展,光伏电站将在全球能源转型中发挥更加重要的作用,为实现绿色、低碳、可持续发展目标做出更大的贡献。