چگونه هزینه‌های تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی را کاهش دهیم؟

کاهش هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی تنها با کمتر کردن هزینه تعمیرات امکان‌پذیر نیست. اگر خرابی‌ها دیر شناسایی شوند، علاوه بر هزینه تعمیر، بخشی از تولید برق هم از دست می‌رود. برای جلوگیری از این مشکل، باید بین نگهداری واکنشی، پیشگیرانه و پیش‌بینانه تفاوت قائل شد. در این میان، مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی با بررسی مداوم عملکرد تجهیزات کمک می‌کند مشکلات زودتر دیده شوند و تعمیرات به‌ موقع انجام شوند.

هزینه نگهداری نیروگاه خورشیدی شامل چه مواردی است؟

هزینه نگهداری نیروگاه خورشیدی مجموعه‌ای از هزینه‌های مختلف است. بازدید و بازرسی، شست‌وشوی پنل‌ها، سرویس اینورترها، بررسی کابل‌ها و اتصالات، تعمیرات، خرید قطعات یدکی، نیروی انسانی و سیستم‌های پایش، همگی می‌توانند بخشی از این هزینه باشند.

اندازه نیروگاه، موقعیت جغرافیایی، میزان گردوغبار، شرایط آب‌وهوایی، نوع تجهیزات و حتی دسترسی به سایت روی هزینه‌های تعمیر و نگهداری اثر می‌گذارند. بنابراین، اگر هدف کاهش هزینه نیروگاه خورشیدی است، ممکن است با حذف یک بازرسی یا عقب انداختن یک تعمیر، هزینه امروز کمتر شود، اما اگر همان مشکل بعدا به خرابی جدی تبدیل شود، هزینه نهایی بیشتر خواهد شد.

تفاوت نگهداری واکنشی، پیشگیرانه و پیش‌بینانه نیروگاه خورشیدی چیست؟

یکی از مهم‌ترین تصمیم‌ها در مدیریت هزینه تعمیر و نگهداری پنل‌های خورشیدی این است که بدانیم چه زمانی باید برای یک تجهیز اقدام کنیم. 

1.    نگهداری واکنشی: اول خرابی، بعد تعمیر

در نگهداری واکنشی، تا زمانی که خرابی یا افت جدی عملکرد دیده نشود، اقدامی انجام نمی‌شود. برای مثال، فرض کنید یک اینورتر از مدار خارج شده است. حالا باید نیروی فنی به سایت اعزام شود، علت خرابی مشخص شود، قطعه مورد نیاز تهیه شود و تعمیر انجام شود. اگر قطعه هم در دسترس نباشد، زمان توقف می‌تواند بیشتر شود.

2.    نگهداری پیشگیرانه: قبل از خرابی اقدام کنیم

در نگهداری پیشگیرانه نیروگاه خورشیدی، عملیات از قبل برنامه‌ریزی می‌شوند. بازدید دوره‌ای، بررسی اتصالات، سرویس تجهیزات، کنترل تابلوها، بررسی سازه و برنامه‌ریزی برای شست‌وشوی پنل‌ها، نمونه‌هایی از این فعالیت‌ها هستند. اما ممکن است دو اینورتر که در یک نیروگاه نصب شده‌اند، هر دو طبق برنامه هر شش ماه سرویس شوند، اما وضعیت واقعی آنها با هم فرق داشته باشد. 

3.    نگهداری مبتنی بر وضعیت و پیش‌بینانه: از داده کمک بگیریم

در نگهداری مبتنی بر وضعیت، تصمیم تعمیر بیشتر بر اساس وضعیت واقعی تجهیز گرفته می‌شود. یعنی اگر داده‌ها نشان دهند یک تجهیز از حالت عادی فاصله گرفته، همان تجهیز در اولویت بررسی قرار می‌گیرد. نگهداری پیش‌بینانه نیروگاه خورشیدی یک قدم جلوتر است. اگر عملکرد یک اینورتر به تدریج از چند اینورتر مشابه فاصله بگیرد، این موضوع می‌تواند یک علامت برای بررسی باشد. 

چرا مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی برای کاهش هزینه اهمیت دارد؟

•     پایش توان و انرژی تولیدی بررسی روند تولید نشان می‌دهد که نیروگاه و بخش‌های مختلف آن مطابق انتظار کار می‌کنند یا نه. 

•     تحلیل عملکرد و راندمان اینورترها مقایسه عملکرد اینورترهای مشابه می‌تواند نشان دهد کدام تجهیز نسبت به شرایط مشابه، تولید یا راندمان پایین‌تری دارد و نیاز به بررسی بیشتری دارد.
•     بررسی وضعیت استرینگ‌ها اختلاف عملکرد استرینگ‌های مشابه ممکن است به وجود مشکل در پنل، کابل، کانکتور یا سایر بخش‌های مرتبط اشاره کند.
•     بررسی ولتاژ و جریان تغییرات غیرعادی در ولتاژ یا جریان می‌تواند به شناسایی مشکلات الکتریکی و پیدا کردن بخش مشکوک کمک کند.
•     پایش دمای تجهیزات افزایش غیرعادی دمای اینورتر یا سایر تجهیزات می‌تواند یک هشدار اولیه برای بررسی وضعیت تجهیز و جلوگیری از تشدید مشکل باشد.
•     پایش میزان تابش اطلاعات تابش برای تفسیر درست تولید ضروری است. برای مثال، کاهش توان در زمان افت تابش را نباید با خرابی تجهیز اشتباه گرفت.
•     تحلیل شرایط محیطی دما، گردوغبار و سایر شرایط محیطی می‌توانند روی عملکرد نیروگاه اثر بگذارند. بررسی این اطلاعات در کنار داده‌های تولید، علت افت عملکرد را دقیق‌تر مشخص می‌کند.
•     بررسی هشدارها و کدهای خطا ثبت و تحلیل هشدارها کمک می‌کند خطاهای تکرارشونده یا مشکلاتی که نیاز به پیگیری دارند، سریع‌تر شناسایی شوند.

 مانیتورینگ چطور به تشخیص زودهنگام مشکل کمک می‌کند؟

فرض کنید یک نیروگاه چندین اینورتر دارد و همه آنها در ظاهر مشغول به کار هستند. هیچ تجهیزی کاملا از مدار خارج نشده، اما در بررسی داده‌ها مشخص می‌شود که یکی از اینورترها در ساعات گرم روز، مرتبا توان کمتری نسبت به تجهیزات مشابه دارد. این اختلاف به تنهایی ثابت نمی‌کند که اینورتر خراب است. اما نشانه غیرعادی است که باید بررسی شود.

در مرحله بعد می‌توان دمای اینورتر، روند توان، هشدارهای ثبت‌شده، وضعیت استرینگ‌ها و شرایط محیطی را بررسی کرد. اگر همین رفتار در روزهای بعد هم ادامه داشته باشد، بازرسی فنی آن بخش می‌تواند در اولویت قرار بگیرد. به همین دلیل، پایش عملکرد نیروگاه خورشیدی به تیم فنی کمک می‌کند تا بفهمند کدام قسمت نیروگاه نیاز به بررسی بیشتری دارد.

در سلاریس 365 بخوانید:

مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی برای شرکت‌های مجری نیروگاه

در بهار ۲۰۲۰، شاخص عملکرد نیروگاه خورشیدی یک مگاواتی شرکت 3E نسبت به سال قبل افت محسوسی داشت. بررسی‌های بعدی نشان داد که بخشی از این افت به کاهش توان اینورترها در اثر دمای بالا مربوط بوده است. اما نکته جالب این بود که داده‌های تحلیلی، نشانه این مشکل را زودتر نشان داده بودند. افت ناشی از derating حرارتی اینورترها از ماه مه ۲۰۱۹ قابل شناسایی بود؛ در آن زمان حدود ۰.۴۳ درصد از تولید مورد انتظار تحت تاثیر قرار گرفته بود. بعد از هشدار سیستم، وضعیت بررسی و تهویه اتاق اینورتر اصلاح شد. در نتیجه، مشکل حدود یک سال قبل از آنکه در شاخص‌های عملکرد اصلی به‌ وضوح دیده شود، برطرف شد. بنابراین، تشخیص خطا همیشه به معنی پیدا کردن یک خرابی کامل نیست؛ گاهی یک افت عملکرد کوچک می‌تواند اولین نشانه یک مشکل باشد.

یکی دیگر از نمونه‌ها، پروژه PV Fleet در آمریکا است. در این پروژه، طی سه سال اطلاعات عملکرد حدود ۲۲۰۰ سایت خورشیدی و نزدیک به ۱۹ هزار اینورتر جمع‌آوری و تحلیل شد. عملکرد نیروگاه‌ها در طول زمان ارزیابی شد و میزان افت عملکرد سالانه آنها نیز تحت بررسی قرار گرفت. طبق این گزارش، میانه نرخ افت عملکرد سیستم‌های بررسی‌شده حدود ۰.۷۵ درصد در سال بوده است. وقتی سابقه عملکرد تجهیزات ثبت و تحلیل شود، می‌توان تغییرات عملکرد را بهتر تشخیص داد و تصمیم‌های نگهداری و تعمیرات را بر اساس روند واقعی نیروگاه گرفت. 

۷ راهکار برای کاهش هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی

•  خرابی‌ها و زمان توقف را ثبت کنید تاریخ خرابی، علت، مدت توقف، قطعه تعویض‌شده و نتیجه تعمیر را ثبت کنید. بعد از مدتی، این اطلاعات مشخص می‌کنند کدام تجهیزات بیشتر دچار مشکل شده‌اند و کدام خطاها تکرار می‌شوند.

• همه هشدارها را یکسان در نظر نگیرید افت‌های مداوم یا تکرارشونده را جدی بگیرید و در کنار شرایط محیطی و عملکرد تجهیزات مشابه بررسی کنید. بنابراین بهتر است هشدارها بر اساس شدت، تکرار، اثر احتمالی روی تولید و اهمیت تجهیز اولویت‌بندی شوند.
• نگهداری پنل خورشیدی را بر اساس شرایط واقعی انجام دهید نگهداری پنل خورشیدی نباید بر اساس یک تقویم ثابت انجام شود. اگر میزان گردوغبار کم باشد، شست‌وشوی بیش‌ازحد می‌تواند هزینه آب، نیروی انسانی و عملیات را بالا ببرد. 
• عملکرد اینورترها را با هم مقایسه کنید برای بررسی خرابی اینورتر خورشیدی منتظر خطای واضح نباشید. اگر چند اینورتر شرایط کاری مشابهی دارند، اختلاف عملکرد میان آنها می‌تواند اطلاعات مفیدی به ما بدهد. 
• قطعات یدکی مهم را مشخص کنید برای تجهیزات مهم باید مشخص شود چه قطعاتی بهتر است در انبار یا با دسترسی سریع نگهداری شوند. سابقه خرابی و زمان تامین قطعه می‌تواند در این تصمیم کمک کند.
• بازرسی‌ها را هدفمند کنید بهترین نتیجه زمانی به دست می‌آید که داده‌های مانیتورینگ مشخص کنند کدام قسمت باید در اولویت بازدید باشد. برای مثال، اگر در داده‌ها افت عملکرد یک بخش دیده شود، می‌توان همان قسمت را بازرسی دقیق‌تر یا در صورت نیاز با دوربین حرارتی، تست استرینگ یا ابزارهای دیگر بررسی کرد.
• هزینه تعمیر را در کنار تولید از دست رفته بسنجید برای تصمیم‌گیری بهتر باید علاوه بر قیمت قطعه و دستمزد، مدت توقف و مقدار تولیدی را که ممکن است از دست برود هم در نظر گرفت.

 
از کجا برای بهینه‌سازی O&M شروع کنیم؟

اگر بخش زیادی از تعمیرات نیروگاه هنوز بعد از وقوع خرابی انجام می‌شود، لازم نیست همه فرآیندها یک‌باره تغییر کنند. ابتدا خرابی‌ها، علت آنها و مدت توقف را ثبت کنید. سپس برای تجهیزات اصلی یک برنامه نگهداری پیشگیرانه نیروگاه خورشیدی داشته باشید. بعد، داده‌های تولید، اینورترها، استرینگ‌ها و شرایط محیطی را به صورت منظم جمع‌آوری و مقایسه کنید. در مرحله بعد، هشدارهای مهم را از هشدارهای کم‌اهمیت جدا کنید و برای هرکدام یک روش مشخص برای بررسی داشته باشید. بعد از مدتی، سابقه این داده‌ها کمک می‌کند متوجه شوید کدام تجهیزات بیشتر دچار افت عملکرد می‌شوند و کجا باید توجه بیشتری داشته باشید. سلاریس 365 می‌تواند نقش یک بستر پایش و مدیریت داده‌های نیروگاه را داشته باشد؛ به‌ خصوص زمانی که تعداد اینورترها و استرینگ‌ها زیاد است و بررسی دستی اطلاعات دشوارتر می‌شود.

جمع بندی

برای کاهش هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی لازم نیست تعداد تعمیرات را به هر قیمتی کم کنیم. هدف این است که خرابی‌ها را زودتر ببینیم، تعمیرات را بهتر برنامه‌ریزی کنیم و زمان توقف را تا حد ممکن پایین نگه داریم. مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی با بررسی مداوم توان و انرژی تولیدی، عملکرد اینورترها، وضعیت استرینگ‌ها، دما، تابش و هشدارهای تجهیزات می‌تواند به شناسایی زودتر رفتارهای غیرعادی کمک کند. در نهایت، یک برنامه خوب برای تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی باید باعث افزایش عمر تجهیزات نیروگاه خورشیدی شود.

سوالات متداول

بهترین راه برای کاهش هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی چیست؟

ترکیب نگهداری پیشگیرانه با مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی یکی از کاربردی‌ترین روش‌هاست. با این کار می‌توان بخشی از مشکلات را زودتر دید و تعمیرات را قبل از ایجاد توقف جدی برنامه‌ریزی کرد.

نگهداری پیشگیرانه بهتر است یا نگهداری واکنشی؟

برای تجهیزات مهم، نگهداری پیشگیرانه معمولا انتخاب مناسب‌تری است؛ چون امکان سرویس و بررسی قبل از خرابی کامل را فراهم می‌کند. البته برخی خرابی‌ها همچنان ناگهانی هستند و به تعمیر واکنشی نیاز دارند.

چگونه مانیتورینگ نیروگاه خورشیدی می‌تواند هزینه O&M را کاهش دهد؟

با پایش مداوم می‌توان افت عملکرد و تغییر رفتار تجهیزات را زودتر دید. این موضوع به هدفمند شدن بازرسی‌ها، اولویت‌بندی تعمیرات و کاهش هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه خورشیدی کمک می‌کند.

آیا هر افت تولید به معنی خرابی تجهیز است؟

خیر. تغییر تابش، افزایش دما، گردوغبار، سایه، شرایط شبکه و عوامل دیگر هم می‌توانند روی تولید اثر بگذارند. به همین دلیل، برای تشخیص خطای نیروگاه خورشیدی باید داده‌ها در کنار شرایط محیطی و عملکرد تجهیزات مشابه بررسی شوند.

آیا برای اجرای نگهداری پیش‌بینانه حتما به هوش مصنوعی نیاز داریم؟

خیر. می‌توان با داده‌های تولید، روند عملکرد تجهیزات، مقایسه تجهیزات مشابه و تحلیل هشدارها شروع کرد. ابزارهای پیشرفته‌تر و مدل‌های تحلیلی می‌توانند در مراحل بعدی به این فرآیند اضافه شوند.

منابع: Ratedpower و iTlchile