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光伏电站急需提高抗灾能力

发表于:2016-07-18 15:14:31 来源:中国电力报
 近期,我国自然灾害频发:6月23日,江苏盐城阜宁县遭龙卷风袭击;6月30日以来,长江中下游沿江地区及江淮等地更是接连出现入汛以来最强降雨。自然灾害给当地民众生产生活带来严重影响的同时,也给当地光伏产业带来巨大损失,比如在盐城,一家公司的3兆瓦屋顶光伏项目全部损毁;而有地区的光伏电站由于受到强降雨及洪涝影响,几乎成了名副其实的“光伏海”。

据记者了解,像龙卷风、台风和大暴雨这样的自然灾害对光伏电站的影响的确比较大。但一般来说,恰恰是在这些自然灾害频发的地区,光伏电站数量较多。面对无情的灾害,光伏电站该怎么办?

江苏省电力设计院工程师陆冉告诉记者,要想抵御自然灾害侵袭,需要把好光伏电站在选址、设计、施工这三个阶段的关口,关键性工作一个都不能少。而在电站建设完成后,如何有效防御自然灾害,后期运维所发挥的作用不容低估,可以说是环环相扣、不可或缺。

问题一:如何抵御大风侵袭?

夏天来了,台风也来了。台风对光伏电站的影响,往往会有两种答案:“飞起来的”和“飞不起来的”。

陆冉告诉记者,这就要从光伏电站的建设方面说起。光伏电站在前期调研阶段,就需要对项目场址的土壤、气象、环境、地质构造等因素进行精准评估。根据项目地点的地质和构造,电站选址应尽量避开台风、龙卷风等自然灾害频发地区。

江苏协统新能源科技有限公司总经理廖军表示,光伏电站抗风能力绝大部分由光伏支架所决定。理论上光伏支架的最大抗风能力为216千米/小时,光伏跟踪支架最大抗风能力150千米/小时(大于13级台风)。抵御台风,首先需要有很牢固的光伏支架。因此,光伏电站一定要加强地基、支架,同时要保证组件边框强度。这就需要有针对性的选址设计,严控产品质量,合理计算风压、雪压等。

浙江、江苏、上海等地分布式光伏发展迅猛,而这些地区又是我国台风频发的地区。其中,浙江宁波的一些分布式光伏电站在抵御台风方面就积累了一些经验。

据了解,2015年7月9日,超强台风“灿鸿”正面袭击宁波,中心风力达到17级。建于宁波锦浪新能源科技有限公司内的厂房屋顶分布式光伏电站和车棚电站,以及4台跟踪式光伏电站正面接受了1天多时间的14~16级瞬时风力的考验,在台风退去后,电站却没有丝毫受损。

记者了解到,该电站之所以能够抵御台风侵袭,最重要的原因就是电站系统根据当地情况,严格参照沿海建筑物的抗风抗震参数进行设计,选择具有较强耐压能力的镀锌支架,在电池组件的设计和布阵上充分考虑了抗风的卸风口,并选用组串式光伏并网逆变器。

这个例子说明,光伏电站是完全有能力抗住13级台风的。只要根据当地气候特点,严格按照标准建设,即使有强台风来袭,光伏电站也不会“飞上天”。

问题二:如何避免洪水浸泡?

目前东部地区光伏电站的发展速度非常快,然而每年到梅雨季节,东部地区暴雨和洪灾发生的几率比较大。据了解,这些地区的光伏电站一旦遭受到水泡,除了部分光伏组件还能抢救回来,电气设备基本报废。

简单地想,要想避免洪水浸泡,提高光伏电站支架的高度就可以了。但实际上却并非如此。单纯增加支架高度,必定大幅增加成本,也会增加电站的不稳定性。况且极端天气出现,从目前来看毕竟还是小概率的。因此,重中之重其实是选址。

陆冉告诉记者,要想既不提高成本,又能有效防御洪水的侵袭,选址设计阶段的工作就凸显重要了。首先在调研选址阶段,就一定要考虑避免选用行洪区、滞洪区、泄洪区。在设计的时候,如果光伏电站建设在屋顶,就需参照《建筑结构荷载规范》,并充分考虑屋顶固定荷重;若电站建在平地,要考虑到地理和地质因素,如选址地形的朝向、坡度起伏程度、地质灾害隐患、积水深度、洪水水位、排水条件等。另外,设备选型同样很重要,如光伏电站的设备组件、逆变器、支架等。

“每年在南方一些地区的梅雨季节,由于降雨大且比较集中,一些光伏电站支架即使建得比较高、选址也很严格,但也难以避免大暴雨的侵袭。比如,渔光互补电站和水面电站是建立在水面之上的,大暴雨抬高水面,电池板将会损坏。这时如果能及时排出多余的雨水,就不会导致电池板的浸泡。因此,排水条件的考虑就很重要,目前最有效的办法就是科学增设排水系统。”陆冉对记者补充说道。

另外,记者还了解到,对于一般的斜屋顶家庭分布式光伏电站,由于自身的排水能力强,一般不会出现积水量过多的情况,暴雨带来的影响可以忽略不计。但是平屋顶的电站则因支架安装相对较低,一旦遇到雨量过大的情况时,电池板就有可能被雨水浸泡。因此,为防止平屋顶积水过多,形成小池塘,可在暴雨来临前增设一组排水系统,有效地进行排水。

问题三:如何保证高效运维?

陆冉告诉记者,在选址设计、施工环节把好关,固然对提升光伏电站抗击各种自然灾害的能力十分重要,但是后期运维对光伏电站防御自然灾害的作用也决不能忽略。现在一些地方新建的智能光伏电站一般就能实现高效运维。这主要是因为该类型电站可以从时间、空间、设备多层面、多维度进行监控、运维、管理、报警,便于从技术手段上预防自然灾害。

洪灾和水灾一般是我国中东部地区频发的自然灾害,对光伏电站众多的西部地区而言,最常见的自然灾害就是沙尘暴了。目前,青海格尔木的一些光伏电站在防御沙尘方面就取得了不错的效果。其中黄河水电公司格尔木20万千瓦智能光伏电站就是一个例子。

据了解,该电站之所以能长期抵御沙尘的侵袭,主要是因为该智能光伏电站简化了系统组网,按照25年的系统可靠运行免维护设计,逆变器采用IP65防护等级,实现内外部的环境隔离,使器件保持在稳定的运行环境中,降低温度、风沙、盐雾等外部环境对器件寿命的影响。同时,该电站还采用组串式逆变器,全密闭自然散热,这样能长期抵御沙尘侵袭,不影响光伏电站的发电量和使用寿命。

很显然,要确保光伏电站安全高效地运行25年以上,组件质量、前期设计、施工建设很关键。但近年来,一些地方的光伏电站建设存在偷工减料的现象,严重影响到光伏电站的安全运行。目前光伏电站存在的问题主要集中在设备质量、电站设计、电站施工等方面。

陆冉对记者说,面对以上各种风险因素,现在新建的智能光伏电站要想实现真正的高效运维,在建设之初就应充分考虑各种风险,进行整体设计。具体来说,在光伏电站调研阶段、设计阶段、建设施工阶段,都要采取相应措施来规避风险,进而保障光伏电站的安全无故障运行。

 
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