引言

2021年9月,國家發(fā)改委印發(fā)了《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》,提出到2035年,能源資源優(yōu)化配置、全面節(jié)約制度將更加成熟和定型?！渡綎|省能源發(fā)展"十四五"規(guī)劃》明確提出,"十四五"期間,山東省將實施可再生能源倍增行動,推進工業(yè)廠房、商業(yè)樓宇、公共建筑、居民住宅等屋頂光伏建設,優(yōu)先發(fā)展"自發(fā)自用"分布式光伏。在這樣的政策推動下,光伏發(fā)電市場將迎來高質(zhì)量發(fā)展的新機遇。

山東博物館太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)位于博物館頂層(圖1),有效實施區(qū)域面積約7000m2,光伏矩陣采用標準功率為180wp的多晶硅光伏組件,共計39組2500塊,總裝機容量429kwp。項目于2010年7月建成投入使用,截至目前已持續(xù)運行11年。結(jié)合電站日常管理的工作經(jīng)驗以及其他項目的調(diào)研情況,本文將探討光伏電站日常運維過程中需要注意的幾點問題,為完善文化公益場館光伏發(fā)電運營體系助力。

圖1山東博物館光伏電站

1并網(wǎng)光伏電站運維過程中的突出問題

1.1設計缺乏統(tǒng)籌性、前瞻性

在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有水平的基礎上,設計時應綜合考慮方案實施的實際條件,如硬件設施、工作環(huán)境等,以發(fā)展的眼光規(guī)劃電站建設,既方便日常維護管理,又具備接駁未來先進技術(shù)的能力。在山東博物館逆變器工作的11年內(nèi),除日常維護外,機房內(nèi)的設備工作正常,室外則已大修兩次。事實證明,逆變器根據(jù)太陽能電池板的單元劃分散布在場區(qū)內(nèi),位置設計不合理將給人員日常巡檢帶來不便:室外環(huán)境惡劣,風沙、灰塵、水汽等容易進入逆變器,如不采取有效防護措施,容易引發(fā)內(nèi)部電路故障:設備選型更換不匹配、不兼容,會影響系統(tǒng)發(fā)電效率,給電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運行帶來隱患。

1.2生產(chǎn)和技術(shù)服務水平參差不齊

現(xiàn)階段,我國太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)步入商業(yè)化應用階段。光伏產(chǎn)品生產(chǎn)方面,市場供應商良莠不齊,產(chǎn)品質(zhì)量波動大:技術(shù)服務方面,運維單位綜合實力薄弱,人員的專業(yè)技能水平參差不齊,最終導致光伏電站在運維管理中暴露出各種各樣的問題。光伏電站建設初期,方案設計疏忽、設備質(zhì)量缺陷、施工質(zhì)量差等問題給電站的后期運維帶來嚴峻挑戰(zhàn):日常管理中,電站工程師對于光伏產(chǎn)業(yè)了解不細致,職業(yè)素養(yǎng)低下,實操經(jīng)驗匱乏,電站時常因操作不當而引發(fā)技術(shù)故障,或者因監(jiān)測不到位而無法準確判斷并消除故障,影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運行。

1.3業(yè)主和維保單位權(quán)責劃分不清、管理混亂

良好的運維管理制度是保證電站穩(wěn)定運行的基礎,扎實有效地執(zhí)行制度則是電站正常運行的可靠保障。光伏電站運維管理制度,主要是明確電站在運行維保方面的管理細節(jié),明確業(yè)主和維保單位在電站管理中的工作職責和處理權(quán)限。但是,當前光伏電站運行管理中確實存在權(quán)責不清、管理混亂的現(xiàn)象:單位部門間的管理界面模糊不清甚至留有管理空白,制度權(quán)責不完善、不明晰,導致業(yè)主和維保雙方產(chǎn)生消極怠工的態(tài)度,在電站運行、數(shù)據(jù)管理和維護保養(yǎng)等方面相互扯皮:有的電站雖然制定了較為完善的運維管理制度,但在人員落實方面存在缺位錯位,懶散現(xiàn)象時有發(fā)生。

1.4資產(chǎn)激勵策略不健全

長期以來,國有資產(chǎn)的管理研究習慣側(cè)重于資產(chǎn)顯性的投資收益,而隱性的、內(nèi)在的資產(chǎn)收益研究一直未引起足夠的重視。可再生能源開發(fā)利用作為科室的主管經(jīng)費項目,在單位主體申報財政預算時,往往被納入整體運行經(jīng)費中,沒有體現(xiàn)其突出的重要性,導致資產(chǎn)管理經(jīng)常出現(xiàn)諸如績效考核目標不清晰、重使用輕管理、經(jīng)費被擠占、產(chǎn)出效益不高等現(xiàn)象。針對以營利為目的的光伏電站,人們從投資者的角度完成了其運作模式、管理機制、政策支持等投資策略的全過程研究,而"自產(chǎn)自用"模式下潛在的能源節(jié)約,也應當及時撥付運維資金,積極探索可持續(xù)發(fā)展的資產(chǎn)激勵策略。

2并網(wǎng)光伏電站運維管理建議

2.l優(yōu)化系統(tǒng)設計方案

文化場館設施平層面積大,屋面無遮擋,平面鋪開優(yōu)勢明顯,適合采用屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。新建場館建筑與光伏發(fā)電系統(tǒng)應統(tǒng)一規(guī)劃設計,建筑外型協(xié)調(diào)美觀、供用電系統(tǒng)安全可靠:在既有建筑物上實施光伏建筑附加(BAPV）工程時也要綜合考慮結(jié)構(gòu)改造和電氣安全性。

根據(jù)光伏電站的實際工況,太陽能機房宜設置在建筑屋頂或頂層,控制設備集中管理,優(yōu)化線路敷設方案,降低線路能耗,減少故障點。

逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的關鍵設備,其內(nèi)部有電容、顯示屏等電子元件,不耐高溫,宜集中安裝于屋面或頂層的機房內(nèi),遮陰避雨、防塵防濕、通風散熱良好:安裝位置兼顧網(wǎng)點、組件兩者的距離,靠近網(wǎng)點則節(jié)約投資成本,靠近組件則電纜損耗低、施工方便。電池方陣的支架基座多采用現(xiàn)澆混凝土方式建設,澆筑過程中,建議添加適量的防水混合劑到混凝土內(nèi),與屋面防水系統(tǒng)共同設計、集中施工,杜絕出現(xiàn)屋面雨水滲漏問題。

2.2選擇質(zhì)優(yōu)價廉的光伏產(chǎn)品和技術(shù)服務

經(jīng)過十多年的發(fā)展,我國光伏制造業(yè)已實現(xiàn)本土化生產(chǎn),產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平和體系建設達到了世界領先水平,多晶硅材料、電池板組件、逆變器等生產(chǎn)成本下降明顯。巨大的市場發(fā)展前景也引發(fā)了行業(yè)思考:如何甄別眾多光伏產(chǎn)品的良莠,保證電站運營的壽命與品質(zhì)。

光伏電站的全壽命周期長達二十余年,關鍵設備的品牌選擇和優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務是決定電站收益的關鍵因素。由于技術(shù)專利的排他性,買方單位應慎重選擇品牌,以明確的標準對龐大的光伏市場進行篩選,綜合考察品牌影響力、科研實力和企業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ?選擇合作意向目標。以市場導向為主線,兼顧成本控制和性能提升,優(yōu)先選擇擁有強大技術(shù)支撐和研發(fā)投入,在產(chǎn)品質(zhì)量上不斷提高的品牌企業(yè)作為長期戰(zhàn)略合作伙伴。

影響分布式光伏電站發(fā)電量的關鍵因素是系統(tǒng)效率,系統(tǒng)組件的選擇或更換要遵循規(guī)范[1]要求,以逆變器為單元劃分子系統(tǒng),接入系統(tǒng)的組件電性能參數(shù)要盡可能一致。對于太陽能電池板之類的核心產(chǎn)品要注重光電轉(zhuǎn)換效率,而對于質(zhì)量技術(shù)相對成熟的逆變器、變壓器、匯流箱、線纜等設備,在滿足設計參數(shù)的范圍內(nèi)優(yōu)先選擇性價比高的產(chǎn)品。

2.3制定詳實可行的管理方案并執(zhí)行

文化單位要定期組織學習國家新能源相關政策,緊跟光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐,制定符合自身場館特點的運行、維護和檢修等中長期規(guī)劃,做好電站營運管理工作。

制定詳實可行的管理方案,根本任務是保持國有資產(chǎn)的安全完整,不僅要重視約束維保單位,確保運維質(zhì)量,更要明確產(chǎn)權(quán)單位自身的責任和義務,強化職員監(jiān)督管理的積極性和責任心。對于電站的整體管理與維護,國家近十年相繼出臺了多項標準規(guī)范,細化巡檢周期、維護規(guī)則,規(guī)范電站信息化管理。

光伏電站的正常運行,定期維護工作必不可少。維保單位要分析電站服役工況,檢查設備是否帶病運轉(zhuǎn),準確查找故障原因,判定故障點位。要留意匯流箱、配電柜等箱體內(nèi)是否有積塵雜物、觸點松動等,檢查線纜老化問題,掌握電池板熱斑現(xiàn)象及逆變器元器件工作情況。在進行維護與管理的同時,注意記錄電站的實時運行數(shù)據(jù),如天氣條件、發(fā)電時間、發(fā)電量、負荷情況、設備不良故障等。詳實可靠的運維記錄是判定系統(tǒng)工作是否正常的基本依據(jù),有助于系統(tǒng)故障預判,從而及時制訂處理預案。

2.4完善資產(chǎn)激勵和效能評價體系

目前,我國對公共建筑能效提升的激勵手段主要為財政補貼。"十四五"期間,光伏發(fā)電將全面實現(xiàn)無補貼平價上網(wǎng),相應的財政補貼政策陸續(xù)停止,公共建筑節(jié)能降耗將面臨著激勵不足等問題。如何讓光伏發(fā)電保值增值,確定科學的資產(chǎn)激勵方案迫在眉睫(圖2）。

資產(chǎn)激勵,大部分產(chǎn)權(quán)單位側(cè)重于設備的維護責任,強調(diào)安全可靠,而諸如光伏發(fā)電等利用可再生能源進行節(jié)能降耗的資產(chǎn)具有隱性產(chǎn)出的特點,設備收益極易被忽視。

資產(chǎn)激勵的對象主要是產(chǎn)權(quán)單位。一方面,應注重資產(chǎn)的保值性,防止資產(chǎn)流失。公益類事業(yè)單位的經(jīng)費主要來源于公共財政,政府決策經(jīng)費的分配比例時,應留意開發(fā)利用可再生能源項目的資金申請,將節(jié)能降耗項目的經(jīng)費單獨列支,優(yōu)先予以保證,充足的運維資金是項目保值運行的前提條件。另一方面,要維持資產(chǎn)的增值性,確保持久穩(wěn)定的經(jīng)濟效益。對于有條件、有能力開展碳中和的文化公益場館,將節(jié)能降耗作為主評項或者加分項納入單位的年度績效考核計劃中,制定科學的績效激勵標準,量化測評指標,用好獎懲項,提升資產(chǎn)激勵的導向性,促進可再生能源在公共建筑中的應用廣度和深度。

眾所周知,文化場館具有建筑體量大、能耗強度高的特點,采用光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)"自產(chǎn)自用",減輕負荷用電的部分壓力。在健全的政策激勵下,產(chǎn)權(quán)單位能夠從光伏發(fā)電系統(tǒng)的運維實況中獲取準確的反饋信息,查找客觀事實與設計初衷的差距,得出正反兩面的經(jīng)驗教訓,形成項目效能評估報告,凸顯設備隱性的經(jīng)濟效益。效能評價對運維方案的完整性和系統(tǒng)性具有重要的意義,有益于業(yè)主全方位剖析管理方案,調(diào)動和提高人員的工作積極性和職責意識,不斷改進設計理念和節(jié)能技術(shù):有效推動運維企業(yè)提高服務質(zhì)量,規(guī)范員工的工作行為,避免出現(xiàn)權(quán)責不清、管理混亂的局面,將光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟社會效益發(fā)揮到最佳。

3結(jié)語

可再生能源發(fā)展"十四五"規(guī)劃重點指出,要充分發(fā)揮可再生能源成本競爭優(yōu)勢,堅持市場化方向,優(yōu)先發(fā)展、優(yōu)先利用可再生能源。光伏產(chǎn)業(yè)作為我國能源產(chǎn)業(yè)升級的新增長點,開展分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運維工作的研究將為其規(guī)?；芾硖峁┯辛Φ募夹g(shù)保障,相關部門要加強管理,提升電站運營質(zhì)量,推動我國太陽能發(fā)電事業(yè)健康發(fā)展。