光伏發電系統具有系統結構相對簡單，但設備數量龐大，易發故障點多，問題設備定位困難 的特點，建成的光伏電站中，存在著設備故障頻發、電站及設備發電性能不達標、運營評價指標不明確等問題。光伏電站設備設施、系統結構、管理方式等與傳統電源在技術監督上存在諸多不同，從專業設置、監督標準、工作重點等均不能完全參考傳統電源技術監督的工作模式。華電集團研究院新能源中心主任工程師魏超在“第三屆光伏發電運營及後服務研討會”對光伏電站運營及技術監督指標進行了詳細的解析。
地面光伏電站不論是低壓部分，還是高壓部分，數據信息都值得高度重視。魏超表示，在逆變器、氣象站、升壓站、數據採集儀、隔離、數據庫、服務器的數據在現場工作、技術監督工作與指標分析是華電在實際工作中的重點。
光伏電站運營的要點
光伏電站的運營要點根據《光伏發電評價規範》，分為五個方面：太陽能資源分析、發電性能分析、發電收益分析、發電安全穩定性、設備性能與運維管理。
1、太陽能資源分析：太陽能資源也涵蓋電站運行的環境資源情況，包括日照時數、太陽輻射量、氣溫、溼度、風力等多個方面。
2、發電性能分析：發電性能主要以有效利用小時數、棄光率、上網電量、能耗情況等進行評估。
3、發電收益：除了發電利潤方面，也包括電站運營期的度電成本及內部或全部投資收益率評估。
4、發電安全穩定性：以安全指數進行評價，不僅包括電氣電力設備的安全穩定運行，也包括地質和氣象災害的調查和評估工作、水土保持和排水設計評估、組件陣列抗風設計評估、運維檢修安全工作等多個方面。
5、設備性能與運維管理：光伏組件、逆變器、匯流箱等核心設備的性能管理與運維，包括設備性能的檢測評估、設備質量管理、設備運維水平評估與運維工作管理評估等多個方面，是光伏電站運營中的重要環節。
光伏電站運行的關鍵指標包括發電量、等效利用小時數、棄光率，逆變器轉換效率、光伏方陣轉換效率、電氣系統效率，設備故障停機小時數，運維技術水平評估，組件功率衰減、組串間失配，電站損耗。
在關鍵指標中，等效利用小時數與電站系統效率（PR值）是兩個核心評價指標。魏超表示這項指標非常重要，但隨著電站地形複雜程度不同，或北坡光伏電站裝機較多指數會出現偏差，從電站運營的角度，保證等效利用小時數是核心任務之一。另一個重要參考數值，電站系統效率（PR值）與電站的氣象數據、發電量和光伏背板溫度都會有很大關係。提出電站系統效率後一段時間成為了電站考核的重要依據，但同時會面臨另外的問題，例如說某電站上半年的PR值為74%，而到下半年PR值突然提升至90%以上，甚至部分月份超過100%，主要原因是現場的氣象站做了相應調整。
分析等效利用小時數
光伏電站的等效利用小時數是評估電站發電能力的重要指標。電站管理者可通過對比等效利用小時數了解電站的發電能力。如果電站的等效利用小時數指標低於其它光伏電站，可能是因為電站所在位置的太陽能資源條件不同，也可能是電站發電能力較低，設備運維情況較差。需要進一步深入分析，評估該電站的運行水平。
分析系統效率（也稱為能效比，PR）
光伏電站的綜合效率指標是評估電站運行水平的關鍵指標，如電站的綜合效率指標低於其他光伏電站，說明該電站運行水平還有提升空間，需加強電站的運維和管理，提高電站的發電量，進一步提高電站收益。可進一步分析電站太陽輻射資源、發電損耗、設備故障等方面，找出電站系統效率指標偏低的主要原因。
在實際對標工作中，一般針對同資源區的電站進行對標分析。因此，當某一光伏電站的等效利用小時數和系統效率指標小於其他光伏電站時，需要優先分析逆變器停機小時數，排除限電、檢修維護等因素，分辨出逆變器故障進行及時消缺。
分析電站損耗
經過兩個重要指標計算後，發現系統普遍出現損耗，在進行損耗分析時，利用傳統的五點四線損耗圖示，可以較清晰反應電站的損耗。光伏電站損耗因素包括：光伏組件的匹配損失、組件功率衰減、組件溫升損失、設備部件效率、灰塵遮擋綜合影響等方面，按照光伏發電系統中的主要設備來分，光伏電站的損耗主要可分為光伏方陣損耗、逆變器損耗、集電線路及箱變損耗和主變損耗共四類。
組串式系統損耗示意圖
集中式系統損耗示意圖
電站的損耗指標以設備為核心，以指標評價為辦法，綜合分析電站和設備的發電性能、安全性能、可靠性和耐候性：
1、 集電線路及箱變損耗和主變損耗通常與設備自身性能關係密切，電量損耗也相對穩定，
一般集電線路及箱變損耗約為1.5%，主變損耗約為0.6%。需要注意的是，如果集電線路、箱變或主變設備發生故障，將會引起很大的電量損失，因此一定要保證其正常、穩定運行;2、 逆變器損耗是逆變器在交、直流轉換過程中，其內部的逆變電路以及相關器件的損耗，光伏電站運行分析得出的逆變器損耗一般為3%左右，如果大於3%，則需要檢驗逆變器轉換效率是否達到設備性能要求;
3、 各光伏方陣是光伏電站電量損耗的易發節點，主要包含了電池組件失配、功率衰減、溫升損失、MPPT跟蹤損失、灰塵汙漬遮擋損失、直流電纜線損、故障導致的發電異常等原因。
分析核心設備性能
1、分析光伏組件性能和光伏方陣轉換效率：如電站電量損失、損耗主要由組件性能、轉換效率或衰減引起，則組件轉換效率、最大功率值分析結果會相對偏低。原因可能包括組件損壞、陰影遮擋、PID現象或功率異常衰減。
2、分析逆變器輸出功率離散率和匯流箱組串電流離散率：若排除逆變器設備故障問題，則需要引入逆變器輸出功率離散率和匯流箱組串電流離散率指標進一步分析逆變器所帶電池組串是否正常運行。
如果電站同一型號逆變器輸出功率離散率偏大，則說明電站存在輸出功率較低的逆變器。針對輸出功率較低的逆變器查看匯流箱組串電流離散率指標，如果匯流箱組串電流離散率偏高，其原因可能有兩種：一種是匯流箱通訊異常，而電池組串、匯流箱和逆變器實際正常運行;另一種是故障導致的組串電流異常，如組串內組件損壞、植被遮擋、MC插頭斷開或損壞、匯流箱保險燒壞等。
3、分析逆變器故障停機：逆變器故障停機小時數包括故障停機時間、正常檢修維護停機時間和限電停機時間。逆變器停機小時數偏大，可能由於逆變器故障停機、逆變器檢修維護停機、限電停機引起
在實際分析逆變器停機小時數指標時，需要結合同一時間的逆變器運行狀態、逆變器交流功率和逆變器發電量三個參數聯合判斷出是否是逆變器故障停機，進而評估逆變器故障停機損失電量;而限電和檢修維護造成的逆變器停機小時數則需要結合電站運行記錄進行區分。
光伏電站的技術監督專業特點
光伏電站的技術監督包括傳統五項技術監督：絕緣、金屬、電能質量、電氣一二次與繼電保護、測量與通訊。
以光伏發電單元專業為核心的技術監督
光伏電站技術監督以“光伏發電單元專業”為核心，主要考評電站光伏發電主設備的性能、質量與管理狀態。涵蓋光伏現場發電系統的多項設備或部件，以及相關試驗報告、管理運行資料等。
魏超表示技術監督的工作介入的越早越好 ，及早發現並解決問題，不論在設備選型階段、工程建設期、工程轉生產過程和生產運維期都有相應的技術監督的工作重點。
目前，技術監督工作手段包括：資料檢查、現場巡查、指標分析與檢測診斷。另外還有事故發生後分析、現場應急支撐的工作。
關鍵監督節點的設備檢測及診斷需要從設備質量、性能參數、電站指標著手，結合在線與離線診斷方法、實驗室與現場綜合檢查、檢測及分析，構建具備兩個管控階段、5個關鍵節點的指標分析體系，確保在各監督關鍵節點及時、準確的發現問題，提出處理方法和優化整改措施。
技術監督指標體系按照專業分為金屬專業、絕緣專業、電能質量專業、光伏發電單元專業、繼電保護專業與測量、監控自動化、化學專業。
金屬監督
金屬監督主要監督金屬部件的性能、材料組織、焊接材料和工藝質量等的監督。主要工作範圍包括：
1、 輸變電重要金屬部件；
2、 光伏組件支架、卡扣及對應的連接緊固件；
3、 油、氣、水系統金屬部件，管路、閥和泵；
4、 壓力容器和起重設備等特種設備；
5、 上述監督範圍內鋼材、備品、配件、焊接材料、焊接接頭。
絕緣專業
絕緣監督主要監督電氣設備的內外絕緣、過電壓保護以及設備通流能力等。監督範圍包括：太陽能電池組件、變壓器、逆變器、斷路器、互感器、耦合電容器、避雷器、電纜、母線、絕緣子等設備的絕緣強度，過電壓保護及接地系統等。監督的工作重點是光伏組件、逆變器、電纜和設備防雷。
光伏組件監督重點：
- 電池織件封裝而完好無損，清潔受光均勻，無突出影響 光強的汙塊，確保絕緣良好，無接地現象。
- 組件背而引出線無損傷，引出部位封裝良好，在絕緣檢 測儀無上報接地狀況。
- 檢查引接匯流箱正負各路連接母排緊固，無鬆動，絕緣良好。
- 投運的 電池組件接入光伏陣列，並檢杳組件與組件連接頭插接緊固:確保無漏電接地情況。
逆變器監督重點：
- 檢查逆變器及外部各部件完好，螺絲齊全緊固，無缺損，絕緣良好。
- 檢查逆變器送電後，各路匯流箱電壓正常，確保各支路沒有無壓，低壓異常現象。
- 檢查逆變器出線變壓器電壓正常，絕緣良好。
- 運行溫度長期趨勢監督。
電纜監督重點：
- 定期巡檢，電纜頭1-3年停電檢查，電纜線路巡檢（路面、外觀、位置、溫度、電纜溝等），多根並列敷設的電纜，應檢查電流分配和電纜外皮的溫度，防止因接觸不良而引起電纜燒壞連接點。
- 高壓電纜在運行中放電、接地要有一個過程，在此過程中要有接地信號發出，運行維護人員要及時查找故障點，採取隔離措施，防止故障擴大殃及其他設備和電纜故障燒壞。
- 新安裝的電纜終端接頭要做電氣試驗，電氣試驗要按電氣高壓試驗規程標準執行。如電氣絕緣試驗、電氣交流耐壓（直流）耐壓試驗等。試驗不合格的電纜不允許投入運行。否則，會造成電纜故障。
防雷監督重點：
- 以往均參考標準 《建築物防雷設計規範》GB50057-2010)、《交流電氣裝置的接地設計規範》 GB/ T 50065-2011、 IEC60364-7-712-2002、IEC 61557-4-2007等。現可參考最新標準：《光伏發電站防雷技術規程》DL/T1364-2014。
- 直擊雷、傳導雷、地電位反擊；避雷器——檢查洩漏電流和放電計數器指示；接地網——按照GB50057要求，接地電阻不宜大於10歐，保護接地、工作接地、過壓保護接地使用一個接地裝置，不大於4Ω，應定期測量。
- 接地引下線導通檢測每年一次，根據歷次測量結果進行分析，以確定是否需要開挖檢查
電能質量專業
電能質量專業，主要是監督頻率偏差、頻率合格率、電壓偏差、波動和閃變，三相電壓不平衡度和正弦波形畸變率等。在《光伏發電運營監管暫行辦法》國家能源局國能監管2013【459】規定光伏發電併網點電能質量應符合：
1、 電壓質量指標—電壓偏差±7%或﹢7%~﹣10%；
2、 頻率監督—允許偏差±0.5Hz；
3、 諧波監督—總諧波電流小於逆變器額定輸出的5%。
4、 電壓不平衡度—允許值為2%，短時不超4%；
5、 供電電流直流分量指標—不超交流額定值的1%；
6、 無功電壓監督—0.98。
光伏發電單元專業
光伏發電單元是技術監督的核心，主要監督太陽能發電設備的效率、變電設備損耗及提高效率的措施等。
目前，光伏發電單元在光伏組件、光伏組串、光伏陣列（匯流箱）上存在共識的標準包括：
繼電保護專業
繼電保護專業有四個監督重點：變壓器、光伏進線線路、母線、輸電線路等設備的繼電保護、併網保護。
其他監督包括了測量、監控子、化學。化學相對來說監督內容較少，主要是在升壓站內；測量監督內容相較多，測量對組串、逆變器等方面的檢測數據較為關注。
遠程在線技術監督技術及其要點
傳統意義上的技術監督，是在現場開展文件資料檢查、設備狀態檢查、實驗報告複核等相關監督工作，側重對電站自檢、自查、日常生產運行管理等技術方面已有資料、記錄或報告的檢查，判斷其是否符合相關技術規範、細則要求，但對設備實時狀態、電站發電指標無法做到全面瞭解與掌握，未反映在資料記錄上的設備問題無法做到有效監督。
光伏電站自動化運行水平較高，設備運行信息、電站發電統計等通過數據採集、後臺集控均可直觀檢查，可利用遠程系統實現部分技術監督指標的在線分析。
引入光伏遠程診斷平臺，通過大數據採集與分析，為技術監督工作提供有力支持。
魏超表示華電集團正在開展光伏遠程診斷平臺的部署，現場數據採集電站數據、升壓站數據和氣象站數據，功能上實現實時監測、性能分析、故障診斷、清洗決策等。在部署診斷平臺之前，在電站現場做全範圍的排查，保證組串數據的準確性，因為數據質量跟後續的技術監督管理水平提升是息息相關的。
光伏設備性能監督：監督各設備關鍵性能，包括損失分析、效率分析、等效利用小時數等的自動分析，使性能參數可視化。對於組件的衰減是無法監測到的和組件跟組件之間的損失是無法監測到的。效率分析包括：逆變器轉換效率、系統效率、光伏方陣效率、發電日效率、月效率。
故障診斷與處理監督：監督全站問題設備，對故障組件、故障逆變器精準定位，深入瞭解設備狀態。故障診斷包括：通訊故障、組串電流電壓異常、逆變器故障、效率偏低、箱變故障、溫度異常等。
陣列的清洗監督：根據電流、電壓變化趨勢，分析組件最佳清洗節點，監督組件定期清洗工作情況。魏超表示一般在一個電站找五到十個標準組串，可以分析組件最佳清洗節點，監督組件定期清洗工作情況。
設備檔案：監督組串、逆變器、箱變故障信息、消缺信息、故障次數（頻率）等，使故障記錄監督在線化。
報表管理監督：根據技術監督要求，對生產性能信息集中收集分析，使性能監督常態化
魏超表示做好光伏電站的運營指標分析是瞭解電站發電能力及營運水平，掌握電站狀態的技術途徑。技術監督工作則是圍繞設備進行的，目的是提高設備設施可靠性，提升電站技術和管理水平，保障電站及設備的安全經濟高效穩定運行。
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