报告|不同气候下光伏电站运行维护指南
光伏系统在全球不同气候区和条件下的日益普及表明，温度、湿度、暴露于紫外线、雨水和风等压力因素可能导致组件故障的发生。了解这一事实后，运维（O&M）运营商希望为特定工厂所在的气候区定制运维服务。
目前，针对特定气候的运维计划的综合指南尚未制定。考虑到这一差距，本报告旨在为七个不同气候区的定制化运维服务提供全面指导。前四种是针对世界大部分地区普遍存在的条件（中度、炎热和干燥、炎热和潮湿、高海拔沙漠），而后三个是极端条件（洪水易发地区、气旋地区、雪区）。这些指南可以帮助光伏电站工程师和签署人、融资方和投资者设计和维护光伏电站，以及确定与投资决策相关的运营风险。
该报告根据以下主题提出了这些指南：运维绩效指标和标准运维运营商服务，光伏电站性能和安全性的监测，预测和分析指南，不同类型的维护服务和高级检查，最后是针对特定气候的运维建议以及遇到的影响可靠性的现场经验， 性能和安全性。
本报告的主要亮点如下：
• 运维合同应明确描述运营商的服务范围和责任，以防止各自职责出现歧义，以及运营商未能履行义务时可接受的补偿。关键是在合同中包括至少一个运维运营商KPI（关键绩效指标），如保证性能比、保证工厂可用性和响应时间，以便在衡量合同合规性时采用直接的标准。选择选择哪一个KPI是基于O&M合同阶段的谈判。最后，运维合同应考虑区域差异，例如影响现场员工可用性的国家或地方立法，以及影响项目成本的关键利益相关者能力差异。
• 性能监控系统应允许对光伏系统内的能量流进行“跟进”。工厂的规模和复杂程度决定了监测的水平：工厂越大越复杂，监测就越密集。最低要求在 IEC61724-1 等国际标准以及 SunSpec 联盟等最佳实践指南中有详细说明。为了收集有关特定故障和性能不佳的见解，应使用现场数据收集设备提供预测性维护服务，以创建“智能”监控系统。O&M 运营商需要准备好遵守适用的电网规范和法规，允许在电网规范发生变化时重新评估合同的运营范围，尤其是在更多可再生能源电厂取代热能源的情况下。
• 这可能特别适用于光伏功率预测服务，这些服务越来越重要，但可以由 O&M 承包商或外部服务提供商提供。资产所有者可能会发现选择她/他已经在使用的 PV 预测服务很方便，因为这些可能会影响与可能依赖于电厂性能的其他合作伙伴（例如贸易服务提供商）的合同协议。最后，为了确保安全，O&M 运营商必须确保员工接受过良好培训并有资格执行安全程序，为他们配备 PPE、工具和消耗品，并考虑现场特定风险，例如高度、存在水、火灾风险增加或天气状况。
• 排除冗余活动的预防性维护(PM) 行动计划可以降低成本。预防性维护计划应寻求优化整个光伏电站和 O&M 预算，具体取决于电站的规模、设计、复杂性和环境。这里最重要的行动包括定期对模块级别的单个电气测量进行采样、减少污染和积雪、场地和植被管理，以及保持系统和 SCADA（监督控制和数据采集）监控系统运行的平衡。• 空中红外线(IR) 和视觉图像是诊断故障的有力工具，尤其是电力损失诊断。
截至目前，由于当前的无线通信和摄像头控制技术限制了操作范围，因此还不存在针对大型光伏的航空影像诊断解决方案的交钥匙解决方案。从 2021/2022 年开始，基本 O&M 范围的典型成本（包括污染缓解）为 6.5 至 16.5 欧元/kWp*年。基于航空红外扫描（每两年一次）的高级诊断/分析的额外费用为每个光伏模块或阵列 0.5 至 3 欧元。在纠正性维护/备件行动计划中，建议工厂所有者预留维护储备账户，以预见可能的更换成本。
• 所研究气候区的基本实用指南是：
○ 温带——应对植被、野生动物和农场动物进行现场评估。割草应与太阳能光伏组件状态检查相结合，以确定是否需要清洁和/或纠正性维护措施。在工业环境中，太阳能光伏组件可能会发生意外退化。必须特别注意选择清洁产品。建议遵循专家对合适产品的建议。
○ 炎热干燥——必须对野生动物风险进行评估，为访问典型的偏远地点制定适当的计划（补水、抗毒程序、个人防护装备、往返地点的旅行）。野生动物风险涵盖可直接伤害人类的有毒动物和昆虫，而筑巢的昆虫和动物可导致短路或电弧闪光。由于在提供这些设施以及获得紧急医疗服务方面存在后勤风险，因此在炎热干燥的气候中，光伏站点通常偏远，因此需要大量的旅行和准备工作。极端温度和盐暴露也会增加模块、框架、接线盒和传输电缆中的材料降解。
○ 湿热——野生动物入侵地面安装系统，尤其是啮齿动物、蛇和白蚁，可能会导致光伏组件和电气系统出现故障。快速生长的植物也会造成污染（积尘）。在夏季，清洁计划可以将光伏组件的生产损失减少多达 6-8%。农田清理等农业活动也可能带来火灾风险。炎热月份的充足通风对于逆变器的良好运行条件至关重要。
○ 易受洪水侵袭——需要注意的是，光伏系统通常在设计时并未考虑抗洪能力。然而，气候变化和极端天气事件，加上世界某些地区土地供应有限，意味着一些工厂建在每年发生 2-3 次洪水的地区。防止损坏的措施包括在预计发生洪水时关闭工厂，并在技术检查后才重新启动。洪水会损坏模块安装夹、光伏模块、面板上的层压板，甚至连根拔起地基。当水长时间停留在光伏组件上时，污垢损坏特别难以修复。浸入水中的逆变器也可能发生短路并导致燃烧/火灾风险。快速流动的水也会造成碎片冲击，因为大多数 PV 安装系统对流动水具有很高的阻力。
○ 飓风区——台风和气旋造成的破坏通常会影响光伏组件和安装架。玻璃破碎也是气旋地区的一个特殊问题。由于气压升高，还观察到固定部件的破损。也可能发生强风荷载偏斜引起的电池裂纹。美国、日本、欧盟已有风荷载国家标准，但由于缺乏专家和国家，需要组建项目组，非均匀机械荷载测试尚未启动。因此，建议使用风洞试验来估计风的影响，确保结构连接器具有足够的强度，并且 PV 模块具有足够的抗拔力。还建议在施工期间评估是否符合标准，对所有螺栓连接进行定期维护，储存足够的维修零件，并清除工厂周围的松散碎片。
○ 多雪地区——积雪会影响光伏性能，因为大雪会阻碍太阳能光向电池的传输，并可能损坏模块。面板积雪的建议限制为 0.7m。光伏支架系统也可能因冬季和夏季的极端温度而损坏。在这种情况下，钢制货架优于铝制货架。如果实施了主动清洁措施，例如刷洗，则必须注意不要同时刮伤玻璃。已经进行了通过施加受控正向电压来融化雪来加热 PV 模块的实验。这将需要仔细的负载控制和使用天气预报。
总之，精心设计的运维规范、主动监控系统以及灵活和量身定制的运维制度相结合，既考虑了对系统的气候影响，又考虑了电网要求的可能变化，是确保光伏系统达到甚至超过预期寿命的良好做法。通过确保人员接受运营和维护操作培训和装备来降低风险，以及使用光伏预测来减少可能的停机时间，也有助于将光伏电站的性能保持在规格范围内。 编译 陈讲运
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