Processo di Generazione di Energia Fotovoltaica Cause Comuni dei Guasti e Soluzioni

1. Breve introduzione al processo di generazione di energia fotovoltaica

Il processo di funzionamento della generazione di energia fotovoltaica è il seguente: in primo luogo, pannelli solari individuali vengono collegati in serie per formare moduli fotovoltaici, e i moduli sono disposti in parallelo attraverso scatole combinate per formare un array fotovoltaico. L'energia solare viene convertita in corrente continua (CC) dall'array fotovoltaico, e poi convertita in corrente alternata trifase (CA) attraverso un inverter trifase (CC - CA). Successivamente, con l'aiuto di un trasformatore elevatore, viene convertita in CA che soddisfa i requisiti della rete elettrica pubblica e viene direttamente connessa alla rete elettrica pubblica per l'uso da parte delle apparecchiature elettriche e della gestione remota.

2. Classificazione dei guasti operativi comuni nella generazione di energia fotovoltaica
2.1 Guasti operativi delle stazioni elevate

I guasti operativi delle stazioni elevate includono principalmente guasti nelle linee di trasmissione, guasti di bus, guasti di trasformatori, guasti di interruttori ad alta tensione e di apparecchiature ausiliarie, e guasti di dispositivi di protezione differenziale.

2.2 Guasti operativi comuni nelle aree fotovoltaiche

I guasti operativi nelle aree fotovoltaiche sono causati più comunemente da costruzioni e installazioni irregolari, portando a guasti di pannelli solari, stringhe e scatole combinate; o guasti causati da un'impostazione e messa in servizio impropria degli inverter, nonché guasti di apparecchiature ausiliarie dei trasformatori elevatori; e guasti formatisi a causa della negligenza nell'ispezione del personale e della mancata individuazione tempestiva di pericoli nascosti.

2.3 Guasti di comunicazione e automazione
I guasti di comunicazione e automazione potrebbero non influire temporaneamente sulla produzione di energia dell'equipaggiamento, ma porteranno svantaggi all'analisi operativa, alla rilevazione ed eliminazione dei difetti dell'equipaggiamento. Potrebbero anche rendere l'equipaggiamento incapace di essere gestito a distanza, creando pericoli per la sicurezza produttiva. Se non presi sul serio, potrebbero causare l'ampliamento degli incidenti.

2.4 Guasti causati dalla regione e dall'ambiente

Tali guasti si manifestano principalmente come: insediamento di fondamenta su terreni morbidi che causa deformazioni dell'equipaggiamento e difficoltà operative, e distanza di sicurezza insufficiente che causa aterramento e cortocircuiti elettrici; nebbia salina che corrode l'equipaggiamento elettrico, e l'evaporazione dell'acqua che causa la caduta di ostruzioni e la degradazione dell'isolamento dell'equipaggiamento; piccoli animali che entrano nell'equipaggiamento elettrico e causano cortocircuiti, ecc.

3. Analisi delle cause dei guasti comuni

Teoricamente, vari incidenti e guasti gravi possono essere prevenuti, ma nella pratica, gli incidenti di sicurezza produttiva dell'energia elettrica continuano a verificarsi di tanto in tanto, e i guasti e i difetti dell'equipaggiamento sono comuni. Le ragioni sono le seguenti:

• Nella fase iniziale di progettazione, specialmente nei primi progetti fotovoltaici, ci sono difetti congeniti. Poiché il processo di generazione di energia fotovoltaica è semplice e intuitivo, la costruzione una volta veniva eseguita in fretta, e c'era una mancanza di esperienza perfetta da utilizzare come riferimento.

• L'urgenza del periodo di costruzione rende difficile controllare rigorosamente la gestione tecnica del team di costruzione, e il processo di costruzione e le specifiche non rispondono agli standard, lasciando pericoli nascosti per l'operatività successiva.

• Non c'è un meccanismo maturo di ispezione operativa, quindi è difficile identificare la qualità dei fornitori di equipaggiamenti, risultando in una scarsa affidabilità e un alto tasso di guasto dell'equipaggiamento in funzione.

• La qualità del personale non riesce a tenere il passo con lo sviluppo. La maggior parte del personale di manutenzione e operazione fotovoltaica sono nuovi dipendenti, che imparano mentre lavorano; alcune aziende si affidano ai vecchi dipendenti delle centrali termoelettriche per "addestrare i nuovi con i vecchi", e i nuovi dipendenti hanno carenze nelle capacità di analisi operativa, rilevazione di anomalie, eliminazione di difetti e gestione degli incidenti.

4. Soluzioni

Le soluzioni tecniche per i guasti operativi comuni delle centrali fotovoltaiche sono le seguenti:

• Partire dalla sorgente, e nella fase iniziale di progettazione, fare un piano di progettazione completo, dettagliato, scientifico e ottimizzato in combinazione con la situazione effettiva del sito.

• Rafforzare la gestione infrastrutturale di tutto il ciclo, controllare rigorosamente la revisione delle qualifiche, e prestare attenzione alla qualità e alle specifiche del processo.

• Controllare rigidamente l'accesso all'equipaggiamento, e respingere fermamente l'equipaggiamento non qualificato.

• Rafforzare l'educazione del senso di responsabilità del personale e la coltivazione delle capacità tecniche. L'implementazione di questi 4 punti può ridurre efficacemente l'incidenza dei guasti comuni.

4.1 Guasti comuni e gestione delle stazioni elevate

I guasti delle stazioni elevate appartengono a guasti elettrici generali, e i principi e metodi di gestione sono simili per le imprese di diversi tipi di generazione di energia. In particolare, l'interruzione di energia della barra e il trip di linea causeranno la perdita di energia dell'intero sito per una stazione elevatrice a singola barra e singolo circuito; per i progetti fotovoltaici, l'inverter deve avviare la protezione isolata e fermare l'operazione. Il personale operativo e di turno deve:

• Confermare l'alimentazione di fabbrica, controllare l'input dell'alimentazione di riserva, e assicurare il normale funzionamento dei sistemi DC e di comunicazione.

• Verificare l'azione dei dispositivi di protezione, chiarire il tipo di azione, e analizzare la possibilità di guasti.

• Controllare il sistema primario, individuare il punto di guasto, collaborare con la gestione, prendere misure di sicurezza per eliminare i difetti, e ripristinare l'operazione il prima possibile.

4.2 Guasti comuni e cause nelle aree fotovoltaiche

Le cause dei guasti operativi nelle aree fotovoltaiche sono principalmente le seguenti:

• Durante la costruzione delle infrastrutture, l'installazione e il cablaggio dei pannelli solari non sono solidi, alcuni connettori non usano connettori speciali, i bulloni nelle scatole combinate non sono stretti, e l'ostruzione è incompleta o di scarsa qualità.

• L'installazione e la messa a punto dell'equipaggiamento non sono serie e complete. L'installazione, il cablaggio e la messa a punto degli inverter e dei trasformatori elevatori sono responsabilità di personale diverso, e mancano di coordinazione unificata, quindi i guasti tendono a verificarsi frequentemente.

• Guasti causati da caratteristiche ambientali regionali, come la nebbia salina nelle zone costiere che corrode l'equipaggiamento, causando flashover di cavi e isolatori, degradazione dell'isolamento, e cortocircuiti dell'equipaggiamento.

• Guasti causati da un lungo periodo di operazione si manifestano come allentamenti causati dalla rotazione e vibrazione dell'equipaggiamento, come guasti dei ventilatori di raffreddamento dei trasformatori e degli inverter, allentamento del blocco limitato della porta della rete del trasformatore a scatola, e allentamento dei bulloni e delle file di terminali delle scatole combinate.

4.3 Prevenzione dei guasti comuni nell'operazione fotovoltaica

I guasti delle stazioni elevate o dell'equipaggiamento nelle aree fotovoltaiche appartengono a guasti di apparecchiature elettriche. Per la prevenzione, è necessario:

• Implementare il requisito che le infrastrutture servano la produzione, e garantire la qualità e non lasciare pericoli nascosti durante la costruzione.

• In operazione, implementare attivamente la supervisione tecnica, e prendere misure preventive in anticipo in base alle caratteristiche del sito.

• Rafforzare l'educazione del senso di responsabilità del personale e la coltivazione delle capacità di analisi dei problemi.

4.4 Fenomeni e gestione dei guasti comuni nell'operazione fotovoltaica

Dopo che la messa in servizio e la prova di funzionamento dell'equipaggiamento nelle aree fotovoltaiche sono normali, i guasti difficili da rilevare spesso si verificano nella sezione dai pannelli solari alle scatole combinate. Non ci sono fenomeni evidenti nella fase iniziale, ma la perdita di potenza continua. Un amperometro a morsetto può essere utilizzato per misurare la corrente di funzionamento di ogni stringa, trovare la stringa difettosa, e poi controllare se sia un problema di fusibile, un guasto del pannello solare, o un problema come il danno alla linea di connessione della stringa, e gestirlo tempestivamente.

4.4.1 Guasti delle scatole combinate

I guasti comuni delle scatole combinate includono la caduta di ostruzioni, guasti del modulo di comunicazione, e riscaldamento e addirittura incendi causati dall'allentamento dei terminali e dei bulloni.
La gestione in loco consiste principalmente nell'ispezione. Durante l'"ispezione primaverile", l'ostruzione viene riparata, e i bulloni dei terminali delle scatole combinate vengono stretti, il che può in gran parte alleviare il problema di riscaldamento in estate.

4.4.2 Guasti degli inverter

I guasti degli inverter si manifestano spesso come arresto e incapacità di autostart, che si verificano principalmente nella fase iniziale di messa in servizio; dopo il periodo di rodaggio, la maggior parte sono guasti di dissipazione del calore (soprarriscaldamento), o guasti di accessori e software.
La chiave per la prevenzione e la gestione dei guasti degli inverter sta nella pulizia quotidiana della griglia di filtro, nel garantire la dissipazione del calore, nel rafforzare l'ispezione dei ventilatori di raffreddamento, e nel riparare e sostituire tempestivamente quando si rilevano anomalie.

4.4.3 Guasti dei trasformatori elevatori

La tecnologia dei trasformatori è matura, e il tasso di guasto dei trasformatori a secco è estremamente basso in condizioni normali. I guasti comuni includono ostruzioni improprie che portano all'ingresso di piccoli animali, guasti dei ventilatori di raffreddamento, e allentamento del blocco della porta della rete di sicurezza del corpo principale. In aree costiere e progetti complementari pesca-solare, le teste dei cavi, i cavi e i parafulmini degli interruttori ad alta tensione dei trasformatori elevatori sono oggetti di ispezione chiave. Una volta che si verifica un guasto, causerà l'arresto dell'intera linea di raccolta.
La prevenzione e la gestione dei guasti dei trasformatori elevatori dipendono ancora dall'ispezione quotidiana accurata e dall'implementazione tempestiva del lavoro di supervisione tecnica per prevenire i problemi prima che si verifichino.