Processus de génération d'énergie photovoltaïque Causes courantes de pannes et solutions

1. Présentation succincte du processus de production d'énergie photovoltaïque

Le processus de production d'énergie photovoltaïque est le suivant : tout d'abord, les panneaux solaires individuels sont connectés en série pour former des modules photovoltaïques, et ces modules sont disposés en parallèle à travers des boîtes de jonction pour former un tableau photovoltaïque. L'énergie solaire est convertie en courant continu (CC) par le tableau photovoltaïque, puis convertie en courant alternatif triphasé (CA) à travers un onduleur triphasé (CC - CA). Ensuite, avec l'aide d'un transformateur élévateur, elle est convertie en CA conforme aux exigences du réseau électrique public et directement connectée au réseau public pour être utilisée par les équipements électriques et la télécommande à distance.

2. Classification des pannes d'exploitation courantes dans la production d'énergie photovoltaïque
2.1 Pannes d'exploitation des postes élévateurs

Les pannes d'exploitation des postes élévateurs comprennent principalement les pannes de lignes de transport, les pannes de barres, les pannes de transformateurs, les pannes de disjoncteurs haute tension et d'équipements auxiliaires, ainsi que les pannes de dispositifs de protection relais.

2.2 Pannes d'exploitation courantes dans les zones photovoltaïques

Les pannes d'exploitation dans les zones photovoltaïques sont le plus souvent causées par une construction et installation non réglementaires, entraînant des pannes de panneaux solaires, de chaînes et de boîtes de jonction ; ou des pannes dues à une installation et mise en service inappropriées des onduleurs, ainsi que des pannes d'équipements auxiliaires des transformateurs élévateurs ; et des pannes résultant de la négligence lors des inspections par le personnel et de la détection tardive des dangers potentiels.

2.3 Pannes de communication et d'automatisation
Les pannes de communication et d'automatisation peuvent ne pas affecter immédiatement la production d'énergie des équipements, mais elles poseront des inconvénients pour l'analyse de l'exploitation, la détection et l'élimination des défauts d'équipement. Elles peuvent également rendre l'équipement incapable d'être opéré à distance, créant des risques pour la sécurité de la production. Si elles ne sont pas prises au sérieux, elles sont susceptibles de provoquer l'extension des accidents.

2.4 Pannes causées par la région et l'environnement

Ces pannes se manifestent principalement par : le tassement des fondations en sol meuble qui cause la déformation des équipements et des difficultés d'exploitation, et une distance de sécurité insuffisante qui cause des mises à la terre et des courts-circuits électriques ; la corrosion des équipements électriques par les embruns salins, et l'évaporation de la vapeur d'eau qui cause le bouchage et la dégradation de l'isolation des équipements ; l'entrée d'animaux dans les équipements électriques et la création de courts-circuits, etc.

3. Analyse des causes des pannes courantes

Théoriquement, divers accidents et pannes majeures peuvent être évités, mais en pratique, les accidents de sécurité de la production d'électricité se produisent encore fréquemment, et les pannes et défauts d'équipement sont courants. Les raisons en sont les suivantes :

• Au stade initial de la conception, surtout pour les projets photovoltaïques précoces, il y a des défauts congénitaux. Parce que le processus de production d'énergie photovoltaïque est simple et intuitif, la construction a été menée rapidement, et il manquait d'une expérience complète pour s'y référer.

• La précipitation de la période de construction rend difficile le contrôle strict de la gestion technique de l'équipe de construction, et le processus et les spécifications de construction ne répondent pas aux normes, laissant des dangers cachés pour l'exploitation ultérieure.

• Il n'existe pas de mécanisme mature d'inspection d'exploitation, ce qui rend difficile l'identification de la qualité des fournisseurs d'équipements, entraînant une fiabilité médiocre et un taux de panne élevé des équipements en exploitation.

• La qualité du personnel ne suit pas le développement. La plupart du personnel d'exploitation et de maintenance photovoltaïque est composé de nouveaux employés, apprenant sur le tas ; certaines entreprises comptent sur des anciens employés des centrales thermiques pour "former de nouveaux employés avec des anciens", et les nouveaux employés ont des lacunes dans l'analyse de l'exploitation, la détection d'anomalies, l'élimination de défauts et la gestion des accidents.

4. Solutions

Les solutions techniques pour les pannes d'exploitation courantes des centrales photovoltaïques sont les suivantes :

• Commencer à la source, et au stade initial de la conception, élaborer un plan de conception complet, détaillé, scientifique et optimisé en fonction de la situation réelle du site.

• Renforcer la gestion de l'infrastructure tout au long du processus, vérifier rigoureusement les qualifications, et porter une attention particulière à la qualité et aux spécifications du processus.

• Contrôler strictement l'accès des équipements, et refuser catégoriquement l'entrée des équipements non conformes.

• Renforcer l'éducation du sens des responsabilités du personnel et le développement des capacités techniques. La mise en œuvre de ces 4 points peut réduire efficacement l'incidence des pannes courantes.

4.1 Pannes courantes et leur traitement dans les postes élévateurs

Les pannes des postes élévateurs relèvent des pannes électriques générales, et les principes et méthodes de traitement sont similaires pour les entreprises de différents types de production d'électricité. En particulier, une panne de barre et un saut de ligne feront perdre l'alimentation à l'ensemble du site pour un poste élévateur mono-barre mono-circuit ; pour les projets photovoltaïques, l'onduleur doit démarrer la protection de l'îlot et arrêter son fonctionnement. Le personnel d'exploitation et de service doit :

• Confirmer l'alimentation de l'usine, vérifier l'entrée de l'alimentation de secours, et assurer le fonctionnement normal des systèmes DC et de communication.

• Vérifier l'action des dispositifs de protection, clarifier le type d'action, et analyser la possibilité de pannes.

• Vérifier le système primaire, trouver le point de panne, coopérer avec la dispatch, prendre des mesures de sécurité pour éliminer les défauts, et restaurer le fonctionnement le plus rapidement possible.

4.2 Pannes courantes et leurs causes dans les zones photovoltaïques

Les facteurs induisant les pannes d'exploitation dans les zones photovoltaïques sont principalement les suivants :

• Lors de la construction des infrastructures, l'installation et le câblage des panneaux solaires ne sont pas fermes, certains connecteurs ne sont pas des connecteurs spéciaux, les vis dans la boîte de jonction ne sont pas serrées, et le blocage est incomplet ou de mauvaise qualité.

• L'installation et la mise en service des équipements ne sont pas sérieuses et complètes. L'installation, le câblage et la mise en service des onduleurs et des transformateurs élévateurs sont effectués par différents personnels, et il manque de coordination unifiée, donc les pannes sont susceptibles de se produire fréquemment.

• Les pannes causées par les caractéristiques environnementales régionales, comme la corrosion des équipements par les embruns salins dans les marais côtiers, causant la pollution flashover des câbles et des isolateurs, la dégradation de l'isolation, et les courts-circuits des équipements.

• Les pannes causées par l'exploitation à long terme se manifestent par le desserrage dû à la rotation et à la vibration des équipements, comme les pannes des ventilateurs de refroidissement des transformateurs et des onduleurs, le desserrage de la limite de verrouillage de la porte du réseau du transformateur de boîtier, et le desserrage des vis de fixation et des rangées de bornes des boîtes de jonction.

4.3 Prévention des pannes courantes dans l'exploitation photovoltaïque

Les pannes des postes élévateurs ou des équipements dans les zones photovoltaïques relèvent toutes de pannes d'équipements électriques. Pour la prévention, il est nécessaire de :

• Mettre en œuvre l'exigence que l'infrastructure serve la production, et garantir la qualité et ne laisser aucun danger caché lors de la livraison de la construction.

• En exploitation, mettre activement en œuvre la supervision technique, et prendre des mesures préventives à l'avance en fonction des caractéristiques du site.

• Renforcer l'éducation du sens des responsabilités du personnel et le développement des capacités d'analyse des problèmes.

4.4 Phénomènes et traitement des pannes courantes dans l'exploitation photovoltaïque

Après que l'essai et la mise en service des équipements dans la zone photovoltaïque soient normaux, les pannes difficiles à détecter se produisent souvent dans la section des panneaux solaires aux boîtes de jonction. Il n'y a pas de phénomènes évidents au stade initial, mais la perte de puissance continue. Un ampèremètre à pince peut être utilisé pour mesurer le courant de fonctionnement de chaque chaîne, identifier la chaîne défectueuse, puis vérifier s'il s'agit d'un problème de fusible, d'une panne de panneau solaire, ou d'un problème tel que l'endommagement de la ligne de connexion de la chaîne, et y remédier en temps opportun.

4.4.1 Pannes des boîtes de jonction

Les pannes courantes des boîtes de jonction incluent le desserrage, les pannes des modules de communication, et le chauffage, voire l'incendie, causés par le desserrage des bornes et des vis.
Le traitement sur site consiste principalement en une inspection. Lors de l'inspection de printemps, le blocage est réparé, et les vis des bornes de la boîte de jonction sont serrées, ce qui peut résoudre de manière générale le problème de chauffage en été.

4.4.2 Pannes des onduleurs

Les pannes des onduleurs se manifestent souvent par un arrêt et une incapacité à redémarrer automatiquement, se produisant principalement au stade initial de la mise en service ; après la période de rodage, la plupart sont des pannes de refroidissement (surtempérature), ou des dommages aux accessoires et des pannes logicielles.
La clé de la prévention et du traitement des pannes des onduleurs réside dans le nettoyage quotidien du filtre, la garantie du refroidissement, le renforcement de l'inspection des ventilateurs de refroidissement, et la réparation et le remplacement opportuns en cas de anomalies.

4.4.3 Pannes des transformateurs élévateurs

La technologie des transformateurs est mature, et le taux de panne des transformateurs à sec est extrêmement faible dans des conditions normales. Les pannes courantes comprennent un blocage inapproprié conduisant à l'entrée d'animaux, des pannes de ventilateurs de refroidissement, et le desserrage du verrouillage de la grille de sécurité du corps principal. Dans les zones côtières et les projets de complémentarité pêche-solaire, les têtes de câble, les câbles et les parafoudres des disjoncteurs haute tension des transformateurs élévateurs sont les éléments d'inspection clés. Une fois qu'une panne se produit, elle fera cesser l'opération de toute la ligne de collecte.
La prévention et le traitement des pannes des transformateurs élévateurs reposent toujours sur l'inspection quotidienne en place et la mise en œuvre opportune des travaux de supervision technique pour prévenir les problèmes avant qu'ils ne se produisent.