Сервисное обслуживание солнечных электростанций

Качественное и своевременное сервисное обслуживание солнечных электростанций (СЭС) увеличивает производительность и снижает затраты на содержание и ремонт. По сравнению с другим электрогенерирующим оборудованием, СЭС просты и неприхотливы в уходе, однако их эффективность и окупаемость инвестиций зависят от того, насколько профессионально выполнено строительство, последующее техническое обслуживание и контроль функционирования отдельных элементов системы. Качественный сервис по эксплуатации и обслуживанию (O&M) — один из главных способов обеспечения максимально высокоэффективной работы солнечной электростанции.

Фото 1. Осмотр состояния фотоэлектрических модулей
Фото 1. Осмотр состояния фотоэлектрических модулей

Какие бывают причины неисправностей солнечных электростанций?

Влияние окружающей среды и эксплуатационные повреждения. Наличие вредителей (грызуны, птицы), удары молний и скачки напряжения могут стать причиной возгорания или поражения током. Нередко это приводит к пожару на значительной территории электростанции. Кроме того, в процессе эксплуатации электростанции также возможны нарушения в работе оборудования: «горячие точки» и микротрещины на поверхности солнечных модулей, сбой коммутации стрингов и инверторного оборудования, ослабление контактов клемм, повреждение изоляции и т.д. Любые повреждения электрогенерирующего оборудования приводят к снижению эффективности станции, поэтому необходим регулярный контроль состояния приборов и электропроводки.

Гарантийные случаи. Это определенная группа поломок, происходящих по вине производителя, поставщика и инсталлятора оборудования. К ним относят внутренние дефекты отдельных элементов оборудования или солнечных панелей, которые могут быть производственным браком, повреждением при транспортировке или монтаже.

Стоит отметить, что выход из строя всего нескольких кремниевых ячеек одного фотомодуля значительно снижает производительность всей СЭС. Избежать этого помогает своевременная замена проблемного модуля.

На первых этапах работы станции гарантия на оборудование и материалы предоставляется поставщиками, поэтому наличие официального представителя производителя в Украине будет залогом быстрой замены бракованного элемента солнечной установки.

Мониторинг параметров СЭС и регулярный осмотр помогают вовремя выявить скрытые производственные дефекты оборудования и материалов.

Критические упущения проекта. Это недостатки в работе СЭС, которые возникают в случае неправильно подобранного оборудования (сечение проводников, некачественные разъемы, некачественное заземление и т.д.) или в случае, когда при проектировании и строительстве не были учтены факторы, влияющие на эффективность работы электростанции. Среди таких факторов наибольший эффект оказывают:

  • географическое расположение;
  • ориентация и угол наклона солнечных панелей;
  • температурные характеристики;
  • затенённость.

Так, например, температурный режим работы электростанции существенно влияет на производительность генерации, особенно в летние дни (рис.1). Поэтому при размещении СЭС на крышах зданий обычно оставляют зазор между солнечными модулями и кровлей. Таким образом, обеспечивая дополнительную циркуляцию воздуха, получается снизить температуру и замедлить деградацию модулей.

Рис.1. Моделирование влияния различных температур на выходные характеристики солнечного модуля. Источник: «Моделирование солнечных батарей на основе различных полупроводников», Refdb.ru
Рис.1. Моделирование влияния различных температур на выходные характеристики солнечного модуля. Источник: «Моделирование солнечных батарей на основе различных полупроводников», Refdb.ru

Услуги по эксплуатации и обслуживанию солнечных электростанций

Профессиональный пакет услуг по эксплуатации и техническому обслуживанию (O&M) солнечных электростанций гарантирует, что фотоэлектрическая система будет поддерживать высокий уровень технических и, следовательно, экономических показателей в течение всего срока службы. В настоящее время все заинтересованные стороны признают, что высококачественные услуги по эксплуатации и обслуживанию снижают потенциальные риски и положительно влияют на возврат инвестиций.

Фото 2. Возгорание проводки и трансформаторов на территории фотоэлектрической станции в Херсонской области в результате короткого замыкания электросети.
Фото 2. Возгорание проводки и трансформаторов на территории фотоэлектрической станции в Херсонской области в результате короткого замыкания электросети.

Онлайн мониторинг основных показателей. После ввода СЭС в эксплуатацию необходимо систематически отслеживать её состояние, чтобы вовремя заметить и устранить возможные сбои в работе или неполадки. Это включает онлайн-мониторинг, который осуществляется в удалённом режиме с помощью специальных сервисных программ.  Измеряемые показатели:

  • Текущие показатели (напряжение, ток, производительность);
  • Количество сгенерированной электроэнергии;
  • Количество потреблённой электроэнергии;
  • Состояние соединений и переключателей;
  • Повреждения и аварийное состояние отдельных элементов системы;
  • Эффективность преобразования солнечной энергии;
  • Заряд-разряд аккумуляторных батарей и др.

Измерения позволяют определить, что СЭС работает стабильно и не нуждается в дополнительной наладке. Кроме того, в случае обнаружения некорректной работы системы, есть возможность удалённо провести изменение настроек по распределению энергии, а также обновить программное обеспечение оборудования. Подробнее о методах регулирования напряжения в системах передачи и распределения электроэнергии можете узнать в материале «Контроль мощности для промышленных солнечных электростанций».

»

Рис. 2. Термографическое изображение дефектов солнечных модулей.
Рис. 2. Термографическое изображение дефектов солнечных модулей.

Работы по оперативному и техническому обслуживанию. Обслуживание СЭС включает регулярный осмотр и ситуативное (внеплановое) сопровождение, которое предполагает выезд аварийной бригады, диагностику и ремонтно-восстановительные работы:

  • Проверка состояния кабелей и оборудования
  • Тепловизионный осмотр ящиков соединений и силовых цепей
  • Измерение сопротивления изоляции кабелей и оборудования
  • Проведение ревизии контактных соединений
  • Измерение сопротивления заземления
  • Измерение температуры фотоэлектрических модулей и силовой части инвертора
  • Внутренняя очистка инвертора от пыли и грязи
  • Проверка болтовых соединений
  • Осмотр всего оборудования и изоляции на предмет мех. повреждений
  • Проведение текущего ремонта
  • Обработка показателей и передача в электронном виде макетов
  • Изготовление актов сверки показателей и выработки электроэнергии

За последние годы разработано большое количество методов для проверки фотомодулей и многие применяются на практике. Компании, оказывающие услуги O&M, очень заинтересованы в использовании этих методов, однако часто сталкиваются с проблемой выбора наиболее эффективного.

Рис. 3. Схематическое представление различных методов проверки фотоэлектрических модулей. Источник: Scientific and economic comparison of outdoor characterization methods for photovoltaic power plants, Sciencedirect.com.
Рис. 3. Схематическое представление различных методов проверки фотоэлектрических модулей. Источник: Scientific and economic comparison of outdoor characterization methods for photovoltaic power plants, Sciencedirect.com.

Визуальный осмотр как способ обнаружения неисправностей фотоэлектрического модуля (ФЭМ) на сегодня является наиболее тривиальным, но достаточно эффективным. Хотя многие изменения в производительности невидимы и требуют более сложных методов обнаружения, специально обученный персонал, посредством внешнего обследования ФЭМ, может выявить и идентифицировать такие дефекты как: горячие точки, следы ожогов, расслаивание, пожелтение, образование пузырей на задней панели, повреждения распределительной коробки и многие другие.

Фото 3. Визуальный осмотр модулей (слева направо): горячие точки, затенение, пожелтение, разбитое стекло, расслаивание, разорванный изоляционный лист.
Фото 3. Визуальный осмотр модулей (слева направо): горячие точки, затенение, пожелтение, разбитое стекло, расслаивание, разорванный изоляционный лист.

Хозяйственные работы и охрана. СЭС нуждается в хозяйственном обслуживании, что включает обзор целостности ограждения, скашивание травы, очистку поверхности ФЭМ, уход за канализацией и многое другое. Регулярная очистка поверхности ФЭМ предотвращает от накопления мусора и грязи, и помогает поддерживать оптимальную производительность солнечных панелей 24/7. Грязная солнечная панель может потерять до 25% своих энергетических возможностей.

Виды неисправностей и проблем в работе солнечной электростанции

Квалифицированные специалисты по техобслуживанию СЭС систематически осматривают вверенные им объекты, чтобы убедиться, что все работает исправно. В случае обнаружения неисправностей производится ремонт или замена оборудования.

Наиболее типичные проблемы, которые обнаруживают профессионалы, представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Основные виды неисправностей и их влияние на работу солнечной электростанции.
Виды неисправностей Последствия для СЭС
Отсутствие или ослабление крепежных деталей, коррозия Данный дефект может привести к механическим повреждениям отдельных модулей или даже всей системы.
Перегрев или повреждение инверторов Несмотря на то, что инверторы рассчитаны на работу на открытом воздухе, забитый и вовремя не очищенный фильтр приведёт к перегреву и сбою в работе инвертора, что приведет к колебаниям напряжения и к снижению производительности станции.
Неисправность или наличие дефектов у фотомодулей Может стать причиной целого ряда проблем, в том числе снижение производительности системы. Неисправность хотя бы одного модуля может ощутимо сократить мощность СЭС.
Некачественное заземление Отсутствие отвода напряжения в землю, ненадежные контакты или повреждённая изоляция могут вызвать не только снижение производительности, но и множественные повреждения во всей системе.
Забитая вентиляция Отсутствие циркуляции воздуха приводит к перегреву солнечных модулей, снижению их производительности и ускорению деградации.
Затенение ветками деревьев, загрязнение фотомодулей Снижает уровень инсоляции и коэффициент полезного действия солнечной станции.
Производственный брак Бракованное оборудование ухудшает производительность и может вызывать сбои в работе электростанции.
Повреждения от вредителей Бывает мелкие животные грызут изоляцию кабелей, а птицы вьют гнезда в солнечных массивах. Все это создает опасность пожара и удара током.

Выбор исполнителя для Operation & Maintenance

Обслуживание и сервис солнечных электростанций требуют профессиональной подготовки, навыков и умений. С ростом рынка и глобализацией портфелей солнечных инвестиций ожидания в отношении качества услуг быстро растут.

Если оборудование было куплено у проверенных поставщиков, то клиенту доступен полный пакет гарантийного обслуживания.

Первое, что стоит уточнить у инсталляторов, заинтересованных в предоставлении последующих O&M услуг, это два момента:

  1. Могут ли инсталляторы выполнять мониторинг, аналитику, обнаружение первопричин и другие функции отчетности?
  2. Имеются ли специальные квалифицированные специалисты, менеджеры по эксплуатации и техническому обслуживанию, специалисты по программному обеспечению/ИТ, финансовые и бухгалтерские работники?

Обслуживание солнечных фотоэлектрических систем лучше всего доверить квалифицированным инсталляторам или специалистам по обслуживанию, которые знакомы с фотоэлектрическими устройствами и их процедурами безопасности. Обычно, поставщики услуг по обслуживанию СЭС занимаются широким спектром O&M фотоэлектрических систем, который включают в себя:

  • Интерпретация и сбор данных в режиме реального времени;
  • Мониторинг производства энергии на постоянной основе;
  • Критический, а также некритический ремонт;
  • Анализ тенденций и KPI с целью обеспечения постоянного улучшения эффективности;
  • Минимизации затрат и обеспечение наилучшей производительности системы;
  • Управление запасами, запчастями;
  • Дистанционное или локальное зондирование различных условий окружающей среды, влияющих на СЭС;
  • Выявление проблем безопасности.

Компании, которые берут на себя ответственность за мониторинг и обслуживание фотоэлектрических станций, обеспечивают круглосуточную поддержку клиентов через свой сетевой операционный центр. Они предлагают рабочие бизнес-идеи в виде дополнительных услуг для корпоративных и отраслевых клиентов.

Затраты на обслуживание и эксплуатацию солнечных электростанций

Расходы, связанные с обслуживанием и эксплуатацией фотоэлектрических систем незначительны по сравнению с другими электрогенерирующими устройствами. Некоторые из основных факторов, влияющих на уровень затрат на обслуживание солнечных электростанций представлены в Таблице 2:

Таблица 2. Факторы, определяющие уровень затрат на эксплуатацию и обслуживание солнечных электростанций.
Фактор Описание
Расположение Близость к поставщику услуг, удаленный доступ или выезд бригады к объекту
Тип системы солнечных батарей Монтируемые на землю, на крышу, стационарные или трековые, и т. д.
Фотоэлектрические компоненты Количество сумматоров и солнечных модулей, тип и количество инверторов, количество трансформаторов и т. д.
Внешняя среда Условия окружающей среды, такие как соленый воздух, влажность, тепло, пыльца, песчаное место, популяция птиц, промышленные выбросы, уровень инсоляции, наличие строительных площадок в ближайших местах и ​​т. д.

Коммунальные предприятия и другие компании, производящие солнечную энергию, уделяют все больше внимания достижению высочайшего уровня производительности и надежности от солнечного актива. Поэтому, при оценке экономического обоснования для фотоэлектрической установки, кроме расчетов первоначальных затрат на солнечную электростанцию, определяется план и бюджет на эксплуатацию и техническое обслуживание (O&M) станции.

Рис. 4. Направления расходов, которые следует учитывать при расчёте бюджета на сервис и обслуживание солнечной электростанции. Источник: Solar Photovoltaic Plant Operating and Maintenance Costs, Scottmadden.com.
Рис. 4. Направления расходов, которые следует учитывать при расчёте бюджета на сервис и обслуживание солнечной электростанции. Источник: Solar Photovoltaic Plant Operating and Maintenance Costs, Scottmadden.com.

В настоящее время спрос на O&M услуги растет. В Украине есть несколько компаний по обслуживанию солнечных электростанций, чьи инженеры не только прошли интенсивное обучение по предоставлению O&M услуг, но и имеют хорошее оснащение. Благодаря многолетнему обучению в полевых условиях они проводят качественную и эффективную проверку объекта. Регулярный мониторинг работы СЭС позволяет оперативно исправить неполадки и предупредить снижение производительности.
В целом, команды O&M заботятся обо всех аспектах обслуживания станций, гарантируя, что установка работает в соответствии с международными стандартами.

Компания АВЕНСТОН уделяет большое внимание обучению персонала и развитию службы по техническому и сервисному обслуживанию систем электроснабжения. Мы предлагаем сервисную поддержку как для оборудования, приобретенного у нашей компании, так и для оборудования, приобретенного у других ведущих мировых производителей. Наши высококвалифицированные специалисты умеют предупредить и устранить неполадки любой сложности в кратчайшие сроки.