淺議文化公益場館屋頂分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維管理

引言

2021年9月,國家發(fā)改委印發(fā)了《完善能源消費(fèi)強(qiáng)度和總量雙控制度方案》,提出到2035年,能源資源優(yōu)化配置、全面節(jié)約制度將更加成熟和定型。《山東省能源發(fā)展"十四五"規(guī)劃》明確提出,"十四五"期間,山東省將實(shí)施可再生能源倍增行動(dòng),推進(jìn)工業(yè)廠房、商業(yè)樓宇、公共建筑、居民住宅等屋頂光伏建設(shè),優(yōu)先發(fā)展"自發(fā)自用"分布式光伏。在這樣的政策推動(dòng)下,光伏發(fā)電市場將迎來高質(zhì)量發(fā)展的新機(jī)遇。

山東博物館太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)位于博物館頂層(圖1),有效實(shí)施區(qū)域面積約7000m2,光伏矩陣采用標(biāo)準(zhǔn)功率為180wp的多晶硅光伏組件,共計(jì)39組2500塊,總裝機(jī)容量429kwp。項(xiàng)目于2010年7月建成投入使用,截至目前已持續(xù)運(yùn)行11年。結(jié)合電站日常管理的工作經(jīng)驗(yàn)以及其他項(xiàng)目的調(diào)研情況,本文將探討光伏電站日常運(yùn)維過程中需要注意的幾點(diǎn)問題,為完善文化公益場館光伏發(fā)電運(yùn)營體系助力。

圖1山東博物館光伏電站

1并網(wǎng)光伏電站運(yùn)維過程中的突出問題

1.1設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)籌性、前瞻性

在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)有水平的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮方案實(shí)施的實(shí)際條件,如硬件設(shè)施、工作環(huán)境等,以發(fā)展的眼光規(guī)劃電站建設(shè),既方便日常維護(hù)管理,又具備接駁未來先進(jìn)技術(shù)的能力。在山東博物館逆變器工作的11年內(nèi),除日常維護(hù)外,機(jī)房內(nèi)的設(shè)備工作正常,室外則已大修兩次。事實(shí)證明,逆變器根據(jù)太陽能電池板的單元?jiǎng)澐稚⒉荚趫鰠^(qū)內(nèi),位置設(shè)計(jì)不合理將給人員日常巡檢帶來不便:室外環(huán)境惡劣,風(fēng)沙、灰塵、水汽等容易進(jìn)入逆變器,如不采取有效防護(hù)措施,容易引發(fā)內(nèi)部電路故障:設(shè)備選型更換不匹配、不兼容,會(huì)影響系統(tǒng)發(fā)電效率,給電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。

1.2生產(chǎn)和技術(shù)服務(wù)水平參差不齊

現(xiàn)階段,我國太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)步入商業(yè)化應(yīng)用階段。光伏產(chǎn)品生產(chǎn)方面,市場供應(yīng)商良莠不齊,產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大:技術(shù)服務(wù)方面,運(yùn)維單位綜合實(shí)力薄弱,人員的專業(yè)技能水平參差不齊,最終導(dǎo)致光伏電站在運(yùn)維管理中暴露出各種各樣的問題。光伏電站建設(shè)初期,方案設(shè)計(jì)疏忽、設(shè)備質(zhì)量缺陷、施工質(zhì)量差等問題給電站的后期運(yùn)維帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn):日常管理中,電站工程師對于光伏產(chǎn)業(yè)了解不細(xì)致,職業(yè)素養(yǎng)低下,實(shí)操經(jīng)驗(yàn)匱乏,電站時(shí)常因操作不當(dāng)而引發(fā)技術(shù)故障,或者因監(jiān)測不到位而無法準(zhǔn)確判斷并消除故障,影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.3業(yè)主和維保單位權(quán)責(zé)劃分不清、管理混亂

良好的運(yùn)維管理制度是保證電站穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ),扎實(shí)有效地執(zhí)行制度則是電站正常運(yùn)行的可靠保障。光伏電站運(yùn)維管理制度,主要是明確電站在運(yùn)行維保方面的管理細(xì)節(jié),明確業(yè)主和維保單位在電站管理中的工作職責(zé)和處理權(quán)限。但是,當(dāng)前光伏電站運(yùn)行管理中確實(shí)存在權(quán)責(zé)不清、管理混亂的現(xiàn)象:單位部門間的管理界面模糊不清甚至留有管理空白,制度權(quán)責(zé)不完善、不明晰,導(dǎo)致業(yè)主和維保雙方產(chǎn)生消極怠工的態(tài)度,在電站運(yùn)行、數(shù)據(jù)管理和維護(hù)保養(yǎng)等方面相互扯皮:有的電站雖然制定了較為完善的運(yùn)維管理制度,但在人員落實(shí)方面存在缺位錯(cuò)位,懶散現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

1.4資產(chǎn)激勵(lì)策略不健全

長期以來,國有資產(chǎn)的管理研究習(xí)慣側(cè)重于資產(chǎn)顯性的投資收益,而隱性的、內(nèi)在的資產(chǎn)收益研究一直未引起足夠的重視?？稍偕茉撮_發(fā)利用作為科室的主管經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目,在單位主體申報(bào)財(cái)政預(yù)算時(shí),往往被納入整體運(yùn)行經(jīng)費(fèi)中,沒有體現(xiàn)其突出的重要性,導(dǎo)致資產(chǎn)管理經(jīng)常出現(xiàn)諸如績效考核目標(biāo)不清晰、重使用輕管理、經(jīng)費(fèi)被擠占、產(chǎn)出效益不高等現(xiàn)象。針對以營利為目的的光伏電站,人們從投資者的角度完成了其運(yùn)作模式、管理機(jī)制、政策支持等投資策略的全過程研究,而"自產(chǎn)自用"模式下潛在的能源節(jié)約,也應(yīng)當(dāng)及時(shí)撥付運(yùn)維資金,積極探索可持續(xù)發(fā)展的資產(chǎn)激勵(lì)策略。

2并網(wǎng)光伏電站運(yùn)維管理建議

2.l優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

文化場館設(shè)施平層面積大,屋面無遮擋,平面鋪開優(yōu)勢明顯,適合采用屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。新建場館建筑與光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì),建筑外型協(xié)調(diào)美觀、供用電系統(tǒng)安全可靠:在既有建筑物上實(shí)施光伏建筑附加(BAPV）工程時(shí)也要綜合考慮結(jié)構(gòu)改造和電氣安全性。

根據(jù)光伏電站的實(shí)際工況,太陽能機(jī)房宜設(shè)置在建筑屋頂或頂層,控制設(shè)備集中管理,優(yōu)化線路敷設(shè)方案,降低線路能耗,減少故障點(diǎn)。

逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,其內(nèi)部有電容、顯示屏等電子元件,不耐高溫,宜集中安裝于屋面或頂層的機(jī)房內(nèi),遮陰避雨、防塵防濕、通風(fēng)散熱良好:安裝位置兼顧網(wǎng)點(diǎn)、組件兩者的距離,靠近網(wǎng)點(diǎn)則節(jié)約投資成本,靠近組件則電纜損耗低、施工方便。電池方陣的支架基座多采用現(xiàn)澆混凝土方式建設(shè),澆筑過程中,建議添加適量的防水混合劑到混凝土內(nèi),與屋面防水系統(tǒng)共同設(shè)計(jì)、集中施工,杜絕出現(xiàn)屋面雨水滲漏問題。

2.2選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的光伏產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)

經(jīng)過十多年的發(fā)展,我國光伏制造業(yè)已實(shí)現(xiàn)本土化生產(chǎn),產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平和體系建設(shè)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平,多晶硅材料、電池板組件、逆變器等生產(chǎn)成本下降明顯。巨大的市場發(fā)展前景也引發(fā)了行業(yè)思考:如何甄別眾多光伏產(chǎn)品的良莠,保證電站運(yùn)營的壽命與品質(zhì)。

光伏電站的全壽命周期長達(dá)二十余年,關(guān)鍵設(shè)備的品牌選擇和優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)是決定電站收益的關(guān)鍵因素。由于技術(shù)專利的排他性,買方單位應(yīng)慎重選擇品牌,以明確的標(biāo)準(zhǔn)對龐大的光伏市場進(jìn)行篩選,綜合考察品牌影響力、科研實(shí)力和企業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ?選擇合作意向目標(biāo)。以市場導(dǎo)向?yàn)橹骶€,兼顧成本控制和性能提升,優(yōu)先選擇擁有強(qiáng)大技術(shù)支撐和研發(fā)投入,在產(chǎn)品質(zhì)量上不斷提高的品牌企業(yè)作為長期戰(zhàn)略合作伙伴。

影響分布式光伏電站發(fā)電量的關(guān)鍵因素是系統(tǒng)效率,系統(tǒng)組件的選擇或更換要遵循規(guī)范[1]要求,以逆變器為單元?jiǎng)澐肿酉到y(tǒng),接入系統(tǒng)的組件電性能參數(shù)要盡可能一致。對于太陽能電池板之類的核心產(chǎn)品要注重光電轉(zhuǎn)換效率,而對于質(zhì)量技術(shù)相對成熟的逆變器、變壓器、匯流箱、線纜等設(shè)備,在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的范圍內(nèi)優(yōu)先選擇性價(jià)比高的產(chǎn)品。

2.3制定詳實(shí)可行的管理方案并執(zhí)行

文化單位要定期組織學(xué)習(xí)國家新能源相關(guān)政策,緊跟光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐,制定符合自身場館特點(diǎn)的運(yùn)行、維護(hù)和檢修等中長期規(guī)劃,做好電站營運(yùn)管理工作。

制定詳實(shí)可行的管理方案,根本任務(wù)是保持國有資產(chǎn)的安全完整,不僅要重視約束維保單位,確保運(yùn)維質(zhì)量,更要明確產(chǎn)權(quán)單位自身的責(zé)任和義務(wù),強(qiáng)化職員監(jiān)督管理的積極性和責(zé)任心。對于電站的整體管理與維護(hù),國家近十年相繼出臺(tái)了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,細(xì)化巡檢周期、維護(hù)規(guī)則,規(guī)范電站信息化管理。

光伏電站的正常運(yùn)行,定期維護(hù)工作必不可少。維保單位要分析電站服役工況,檢查設(shè)備是否帶病運(yùn)轉(zhuǎn),準(zhǔn)確查找故障原因,判定故障點(diǎn)位。要留意匯流箱、配電柜等箱體內(nèi)是否有積塵雜物、觸點(diǎn)松動(dòng)等,檢查線纜老化問題,掌握電池板熱斑現(xiàn)象及逆變器元器件工作情況。在進(jìn)行維護(hù)與管理的同時(shí),注意記錄電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù),如天氣條件、發(fā)電時(shí)間、發(fā)電量、負(fù)荷情況、設(shè)備不良故障等。詳實(shí)可靠的運(yùn)維記錄是判定系統(tǒng)工作是否正常的基本依據(jù),有助于系統(tǒng)故障預(yù)判,從而及時(shí)制訂處理預(yù)案。

2.4完善資產(chǎn)激勵(lì)和效能評價(jià)體系

目前,我國對公共建筑能效提升的激勵(lì)手段主要為財(cái)政補(bǔ)貼。"十四五"期間,光伏發(fā)電將全面實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)貼平價(jià)上網(wǎng),相應(yīng)的財(cái)政補(bǔ)貼政策陸續(xù)停止,公共建筑節(jié)能降耗將面臨著激勵(lì)不足等問題。如何讓光伏發(fā)電保值增值,確定科學(xué)的資產(chǎn)激勵(lì)方案迫在眉睫(圖2）。

資產(chǎn)激勵(lì),大部分產(chǎn)權(quán)單位側(cè)重于設(shè)備的維護(hù)責(zé)任,強(qiáng)調(diào)安全可靠,而諸如光伏發(fā)電等利用可再生能源進(jìn)行節(jié)能降耗的資產(chǎn)具有隱性產(chǎn)出的特點(diǎn),設(shè)備收益極易被忽視。

資產(chǎn)激勵(lì)的對象主要是產(chǎn)權(quán)單位。一方面,應(yīng)注重資產(chǎn)的保值性,防止資產(chǎn)流失。公益類事業(yè)單位的經(jīng)費(fèi)主要來源于公共財(cái)政,政府決策經(jīng)費(fèi)的分配比例時(shí),應(yīng)留意開發(fā)利用可再生能源項(xiàng)目的資金申請,將節(jié)能降耗項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)單獨(dú)列支,優(yōu)先予以保證,充足的運(yùn)維資金是項(xiàng)目保值運(yùn)行的前提條件。另一方面,要維持資產(chǎn)的增值性,確保持久穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益。對于有條件、有能力開展碳中和的文化公益場館,將節(jié)能降耗作為主評項(xiàng)或者加分項(xiàng)納入單位的年度績效考核計(jì)劃中,制定科學(xué)的績效激勵(lì)標(biāo)準(zhǔn),量化測評指標(biāo),用好獎(jiǎng)懲項(xiàng),提升資產(chǎn)激勵(lì)的導(dǎo)向性,促進(jìn)可再生能源在公共建筑中的應(yīng)用廣度和深度。

眾所周知,文化場館具有建筑體量大、能耗強(qiáng)度高的特點(diǎn),采用光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)"自產(chǎn)自用",減輕負(fù)荷用電的部分壓力。在健全的政策激勵(lì)下,產(chǎn)權(quán)單位能夠從光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)維實(shí)況中獲取準(zhǔn)確的反饋信息,查找客觀事實(shí)與設(shè)計(jì)初衷的差距,得出正反兩面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),形成項(xiàng)目效能評估報(bào)告,凸顯設(shè)備隱性的經(jīng)濟(jì)效益。效能評價(jià)對運(yùn)維方案的完整性和系統(tǒng)性具有重要的意義,有益于業(yè)主全方位剖析管理方案,調(diào)動(dòng)和提高人員的工作積極性和職責(zé)意識(shí),不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)理念和節(jié)能技術(shù):有效推動(dòng)運(yùn)維企業(yè)提高服務(wù)質(zhì)量,規(guī)范員工的工作行為,避免出現(xiàn)權(quán)責(zé)不清、管理混亂的局面,將光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益發(fā)揮到最佳。

3結(jié)語

可再生能源發(fā)展"十四五"規(guī)劃重點(diǎn)指出,要充分發(fā)揮可再生能源成本競爭優(yōu)勢,堅(jiān)持市場化方向,優(yōu)先發(fā)展、優(yōu)先利用可再生能源。光伏產(chǎn)業(yè)作為我國能源產(chǎn)業(yè)升級的新增長點(diǎn),開展分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)維工作的研究將為其規(guī)模化管理提供有力的技術(shù)保障,相關(guān)部門要加強(qiáng)管理,提升電站運(yùn)營質(zhì)量,推動(dòng)我國太陽能發(fā)電事業(yè)健康發(fā)展。