عملية توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية الأخطاء الشائعة والأسباب والحلول

1. مقدمة موجزة لعملية توليد الكهرباء الضوئية

تعمل عملية توليد الكهرباء الضوئية كالتالي: أولاً، يتم ربط الألواح الشمسية بشكل متسلسل لتشكيل الوحدات الضوئية، ويتم ترتيب الوحدات بالتوازي عبر صناديق الجمع لتشكيل المصفوفة الضوئية. يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى تيار مستمر (DC) بواسطة المصفوفة الضوئية، ثم يتم تحويلها إلى تيار متردد ثلاثي الأطوار (AC) عبر عاكس ثلاثي الأطوار (DC - AC). بعد ذلك، وبمساعدة محول الرفع، يتم تحويلها إلى تيار متردد يتوافق مع متطلبات الشبكة الكهربائية العامة وربطها مباشرة بالشبكة العامة للاستخدام من قبل المعدات الكهربائية والتوزيع عن بعد.

2. تصنيف الأعطال التشغيلية الشائعة في توليد الكهرباء الضوئية
2.1 أعطال محطات الرفع

تشمل الأعطال التشغيلية لمحطات الرفع بشكل أساسي أعطال خطوط النقل وأعطال الحافلة وأعطال المحولات وأعطال المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي والمعدات المساعدة وأعطال أجهزة حماية الريلاي.

2.2 الأعطال التشغيلية الشائعة في المناطق الضوئية

الأعطال التشغيلية في المناطق الضوئية هي الأكثر شيوعًا بسبب الإنشاء والتركيب غير النظاميين، مما يؤدي إلى أعطال الألواح الشمسية والسلاسل وصناديق الجمع؛ أو الأعطال الناجمة عن التركيب والتجهيز غير المناسبين للمعاكسات، بالإضافة إلى أعطال المعدات المساعدة للمحولات الرافعة؛ والأعطال الناتجة عن إهمال فحص الموظفين وعدم اكتشاف المخاطر المخفية في الوقت المناسب.

2.3 أعطال الاتصال والإدارة الآلية
قد لا تؤثر أعطال الاتصال والإدارة الآلية على توليد الكهرباء للآلات في الوقت الحالي، لكنها ستجلب عيوبًا لتحليل التشغيل وكشف وإزالة عيوب المعدات. كما قد يجعل هذه الأعطال المعدات غير قابلة للتشغيل عن بعد، مما يخلق مخاطر لإنتاج الأمان. وإذا لم يتم التعامل معها بجدية، فمن المرجح أن تسبب توسع الحوادث.

2.4 الأعطال الناجمة عن المنطقة والبيئة

تظهر هذه الأعطال بشكل أساسي كالتالي: هبوط التربة الرخوة يسبب تشوه المعدات وصعوبة في التشغيل، ونقص المسافة الأمنية يسبب التأريض والتصادم الكهربائي؛ تآكل المعدات الكهربائية بسبب الرذاذ المالح، وتبخر بخار الماء يسبب سقوط الانسدادات وتدهور العزل للمعدات؛ دخول الحيوانات الصغيرة إلى المعدات الكهربائية وسبب التصادمات، وما إلى ذلك.

3. تحليل أسباب الأعطال الشائعة

من الناحية النظرية، يمكن منع جميع الحوادث والأعطال الكبرى، ولكن في الواقع، ما زالت الحوادث المتعلقة بأمان إنتاج الكهرباء تحدث من حين لآخر، والأعطال والعيوب في المعدات شائعة. الأسباب هي كالتالي:

• في مرحلة التصميم الأولية، خاصة في المشاريع الضوئية الأولى، هناك عيوب خلقية. نظرًا لأن عملية توليد الكهرباء الضوئية بسيطة ومباشرة، فقد تم تنفيذ الإنشاءات بسرعة، وكان هناك نقص في الخبرة الكاملة للرجوع إليها.

• سرعة تنفيذ الإنشاءات تجعل من الصعب السيطرة بدقة على إدارة تقنية فريق الإنشاء، ولا تتوافق العملية والمواصفات مع المعايير، مما يترك مخاطر لاحقة للتشغيل.

• لا يوجد نظام فحص تشغيلي ناضج، وبالتالي من الصعب تحديد جودة موردي المعدات، مما يؤدي إلى موثوقية ضعيفة وارتفاع معدل الأعطال للمعدات أثناء التشغيل.

• جودة الموظفين لا تواكب التطور. معظم موظفي التشغيل والصيانة الضوئية هم موظفون جدد، يتعلمون أثناء العمل؛ بعض الشركات تعتمد على الموظفين القدماء من محطات الطاقة الحرارية لـ "تدريب الموظفين الجدد بالموظفين القدماء"، ولدى الموظفين الجدد نقص في قدراتهم على تحليل التشغيل وكشف الأخطاء وإزالة العيوب ومعالجة الحوادث.

4. الحلول

الحلول التقنية للأعطال التشغيلية الشائعة في محطات توليد الكهرباء الضوئية هي كالتالي:

• بدءًا من المصدر، وفي مرحلة التصميم الأولية، وضع خطة تصميم كاملة ومفصلة وعلمية ومُحسنة بالاعتماد على الوضع الفعلي للموقع.

• تعزيز إدارة البنية التحتية الكاملة، وفحص مؤهلات المقاولين بدقة، والتركيز على جودة العملية والمواصفات.

• ضبط صارم لدخول المعدات، ورفض الدخول للمعدات غير المؤهلة تمامًا.

• تعزيز التعليم حول المسؤولية لدى الموظفين وتطوير قدراتهم التقنية. يمكن تنفيذ هذه النقاط الأربع أن يقلل بشكل فعال من حدوث الأعطال الشائعة.

4.1 الأعطال الشائعة ومعالجتها في محطات الرفع

الأعطال في محطات الرفع تنتمي إلى الأعطال الكهربائية العامة، والمبادئ والطرق المعالجة مشابهة للشركات المختلفة لنوعيات توليد الكهرباء. خاصة، سيؤدي انقطاع التيار الكهربائي في الحافلة والفواصل الخطية إلى فقدان الكهرباء في الموقع بأكمله لمحطة الرفع ذات الحافلة الواحدة والدائرة الواحدة؛ بالنسبة للمشاريع الضوئية، يجب أن يبدأ المعاكس حماية الجزيرة وتوقف التشغيل. يحتاج الموظفون المكلفون بالتشغيل والحراسة إلى:

• تأكيد التغذية الكهربائية للمصنع، وفحص إدخال مصدر الطاقة الاحتياطي، وضمان التشغيل الطبيعي لأنظمة التيار المباشر والاتصالات.

• تحقق من عمل أجهزة الحماية، وتحديد نوع العمل، وتحليل احتمالية الأعطال.

• فحص النظام الأساسي، واكتشاف نقطة العطل، والتعاون مع التوزيع، واتخاذ تدابير الأمان لإزالة العيوب، واستعادة التشغيل بأسرع وقت ممكن.

4.2 الأعطال الشائعة والأسباب في المناطق الضوئية

الأسباب الرئيسية للأعطال التشغيلية في المناطق الضوئية هي كالتالي:

• خلال بناء البنية التحتية، فإن تركيب وتوصيل الألواح الشمسية ليس ثابتًا، بعض الروابط لا تستخدم روابط خاصة، البراغي في صندوق الجمع ليست مشدودة، والسدادة غير مكتملة أو منخفضة الجودة.

• التركيب والتجهيز للمعدات ليس جادًا ودقيقًا. تركيب وتوصيل وتجهيز المعاكسات والمحولات الرافعة مسؤول عنها أشخاص مختلفون، ونقص التنسيق الموحد، مما يجعل الأعطال تحدث بشكل متكرر.

• الأعطال الناجمة عن الخصائص البيئية المحلية، مثل تآكل المعدات بسبب الرذاذ المالح في السواحل، مما يتسبب في تلوث الكابلات والعوازل، وتدهور العزل، والأعطال القصيرة للمعدات.

• الأعطال الناجمة عن التشغيل طويل الأمد تظهر كإرخاء بسبب دوران واهتزاز المعدات، مثل أعطال مراوح التبريد للمحولات والمعاكسات، وإرخاء قفل الباب الأمامي للمحول الرافع، وإرخاء البراغي والصفائف الطرفية لصندوق الجمع.

4.3 الوقاية من الأعطال الشائعة في التشغيل الضوئي

الأعطال في محطات الرفع أو المعدات في المناطق الضوئية تنتمي جميعها إلى أعطال المعدات الكهربائية. للوقاية منها، يجب:

• تنفيذ مطلب خدمة الإنتاج للبنية التحتية، وضمان الجودة وعدم ترك مخاطر عند تسليم المشروع.

• خلال التشغيل، تنفيذ الإشراف التقني بنشاط، واتخاذ تدابير وقائية مسبقة وفقًا لخصائص الموقع.

• تعزيز التعليم حول المسؤولية لدى الموظفين وتطوير قدراتهم في تحليل المشكلات.

4.4 الظواهر ومعالجة الأعطال الشائعة في التشغيل الضوئي

بعد أن يكون التشغيل والتجربة الأولية للمعدات في المنطقة الضوئية طبيعيًا، غالبًا ما تحدث الأعطال الصعبة الكشف عنها في القسم من الألواح الشمسية إلى صناديق الجمع. لا توجد ظواهر واضحة في المرحلة الأولى، ولكن يستمر فقدان الطاقة. يمكن استخدام أمبير ماسح لقياس التيار التشغيلي لكل سلسلة، واكتشاف السلسلة المعيبة، ثم التحقق مما إذا كان هناك مشكلة في المصهر، أو عطل في اللوحة الشمسية، أو مشكلة مثل تلف سلك الاتصال للسلسلة، ومعالجتها في الوقت المناسب.

4.4.1 أعطال صناديق الجمع

تشمل الأعطال الشائعة لصناديق الجمع سقوط السدادات، أعطال الوحدات الاتصالية، والتسخين وحتى الحرائق بسبب إرخاء الطرفية والبراغي.
التعامل على الأرض يعتمد بشكل أساسي على الفحص. خلال "الفحص الربيعي"، يتم إصلاح السدادات، ويتم تشديد البراغي الطرفية لصندوق الجمع، مما يمكن أن يساعد بشكل أساسي في تخفيف مشكلة التسخين في الصيف.

4.4.2 أعطال المعاكسات

غالبًا ما تظهر أعطال المعاكسات كإيقاف التشغيل وعدم القدرة على إعادة التشغيل الذاتي، وتحدث بشكل أساسي في المرحلة الأولى من التجربة؛ بعد فترة التشغيل الأولي، تكون معظمها أعطال التبريد (ارتفاع درجة الحرارة)، أو أعطال الملحقات والأعطال البرمجية.
المفتاح لمنع ومعالجة أعطال المعاكسات يكمن في التنظيف اليومي لشاشة المرشح، وضمان التبريد، وتعزيز فحص مراوح التبريد، وإصلاح واستبدال المعدات عندما يتم اكتشاف أي شذوذ.

4.4.3 أعطال المحولات الرافعة

تقنية المحولات ناضجة، ومعدل الفشل للمحولات الجافة منخفض للغاية تحت الظروف العادية. الأعطال الشائعة تشمل التحجب غير المناسب الذي يؤدي إلى دخول الحيوانات الصغيرة، أعطال مراوح التبريد، وإرخاء قفل الباب الأمامي الرئيسي. في المناطق الساحلية والمشاريع المتكاملة بين الصيد والطاقة الشمسية، تعتبر رؤوس الكابلات والكابلات ومفرقات البرق للمقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي للمحولات الرافعة هي العناصر الرئيسية للتفتيش. بمجرد حدوث عطل، سيؤدي إلى توقف الخط الكلي عن العمل.
الوقاية ومعالجة أعطال المحولات الرافعة لا تزال تعتمد على الفحص اليومي الدقيق وتنفيذ أعمال الإشراف التقني في الوقت المناسب لمنع المشاكل قبل حدوثها.