光伏電站的日常維護(hù)與故障分析

摘要：地面光伏電站的特點(diǎn)：光伏電站運(yùn)維人員配置少，數(shù)量多容量大，占地面積大，發(fā)電單元設(shè)備類型多、設(shè)備數(shù)量多故障點(diǎn)多，故障定位、故障排查工作量大技術(shù)更新快、設(shè)備換代周期短，隨著電網(wǎng)對(duì)電站的考核標(biāo)準(zhǔn)越來越高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的技能水平越來越高，專業(yè)面也越來越廣牽扯一次、二次、直流、交流、通訊、網(wǎng)絡(luò)安全等等。本文對(duì)光伏電站的日常維護(hù)與管理進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：光伏電站;日常維護(hù);故障分析

影響光伏電站發(fā)電量的主要因素有：

1、環(huán)境溫度影響組件轉(zhuǎn)換效率

2、電池組件本身衰減

3、不可利用太陽光輻照度100W/m2以下組件功率極低

4、光伏組件的匹配度

5、逆變器的效率

6、直流、交流側(cè)線損

7、設(shè)備的故障率

8、設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)造成利用率偏低

9、組件清潔不及時(shí)

10、維護(hù)、檢修不及時(shí)

1 缺陷處理及設(shè)備維護(hù)

1.1 光伏組件

光伏組件的質(zhì)量控制的難度大，生產(chǎn)涉及多晶硅料、硅片、電池片等環(huán)節(jié)，輔材包括背板、EVA、玻璃、接線盒、邊框、焊帶、硅膠/膠帶等，復(fù)雜的生產(chǎn)工藝和眾多的輔材決定了光伏組件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制難度很大。包括隱裂、熱斑和功率下降等光伏組件的質(zhì)量問題不能直觀反映，需要使用專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備才能被發(fā)現(xiàn)。組件的功率衰減影響利用小時(shí)數(shù)，進(jìn)而直接影響項(xiàng)目發(fā)電收入，組件成本占電站總投資的一半以上，組件出現(xiàn)故障不能修理、必須更換 可能存在同批次系統(tǒng)性問題，出現(xiàn)質(zhì)量問題嚴(yán)重影響項(xiàng)目收益。

電池組件隱裂

--形成原因：電池片越來越薄、晶體結(jié)構(gòu)自身特性、工藝流程、運(yùn)輸及安裝維護(hù)不當(dāng)。

--對(duì)組件性能的影響 ：

電池片產(chǎn)生的電流要依靠表面的主柵線及垂直于主柵線的細(xì)柵線搜集和導(dǎo)出。當(dāng)隱裂導(dǎo)致細(xì)柵線斷裂時(shí)，細(xì)柵線無法將收集的電流輸送到主柵線，將會(huì)導(dǎo)致電池片部分甚至全部失效。對(duì)電池片功能影響最大的，是平行于主柵線的隱裂。根據(jù)研究結(jié)果，50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。嚴(yán)重的隱裂影響組件的功率輸出、引起熱斑效應(yīng)、導(dǎo)致電池電極氧化并可能發(fā)展為裂片。

電池組件熱斑

--形成原因：在一定條件下，一串聯(lián)支路中被遮擋（如鳥糞、植物等）的太陽電池組件，電池片性能不一致、虛焊、隱裂等將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池片所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時(shí)會(huì)發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。

--對(duì)組件性能的影響：熱斑會(huì)導(dǎo)致電池組件功率衰減失效或者直接導(dǎo)致電池組件燒毀報(bào)廢。

電池組件衰減

--形成原因：組件功率衰減包括組件初始光致衰減、組件材料老化衰減及外界環(huán)境或破壞性因素導(dǎo)致的組件功率衰減。

影響電池組件全生命周的電性能，電站收益無法保證。

針對(duì)以上問題應(yīng)當(dāng)采取的措施：? 將電池組件I/V檢測(cè)工作納入日常工作;定期對(duì)電池組件進(jìn)行紅外測(cè)溫，檢查熱斑情況;持續(xù)開展電池組件性能檢測(cè)工作，包括材料衰減、電氣性能檢測(cè)等工作，并建立臺(tái)賬。作為電站生命周期評(píng)估、發(fā)電量測(cè)算等依據(jù);更換單個(gè)故障組件時(shí)，若無備品組件，選取同一整同型號(hào)、同電流檔位串組件進(jìn)行更換;對(duì)組件背板材料劃傷等聯(lián)系背板材料廠家出具修復(fù)方案進(jìn)行處理;認(rèn)真梳理電池組件背板材料與合同的約定;若不符合提出索賠或要求更換。

組件常見故障主要有：

電池接線盒

--形成原因：①接線盒內(nèi)部匯流帶與接線柱焊接質(zhì)量不合格，熱脹冷縮導(dǎo)致匯流帶脫焊;②接線盒密封不良，導(dǎo)致水分進(jìn)入接線盒內(nèi)，絕緣降低，內(nèi)部短路燒損;③接線盒內(nèi)部線卡壓接不牢或虛接，長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)熱燒損。

--接線盒故障的檢測(cè)方法：①外觀檢查，若接線盒外部及接線盒周圍的電池組件背部有明顯發(fā)黑現(xiàn)象;②開路電壓測(cè)量，若電池組串開路電壓較其他支路電池組串開路電壓低10V以上，則可初步判斷接線盒內(nèi)部有匯流帶開焊、旁路二極管擊穿或接線盒燒損。

--處理建議：①若匯流帶開焊，用焊槍重新焊接，投運(yùn)前需測(cè)量電池組件開路電壓滿足參數(shù)要求;②旁路二極管擊穿，可用相同規(guī)格參數(shù)的旁路二極管進(jìn)行更換，投運(yùn)前需測(cè)量電池組件開路電壓滿足參數(shù)要求;③接線盒燒損，若電池組件未受影響，用相同規(guī)格接線盒進(jìn)行更換;若因接線盒燒損導(dǎo)致電池組件背板燒損，則需用相同規(guī)格參數(shù)的電池組件進(jìn)行整塊更換。

MC4插頭燒損

--形成原因：① MC4制作插頭時(shí)鐵芯與電纜壓接不牢固，運(yùn)行中發(fā)熱燒損;② MC4公母插頭未擰緊，內(nèi)部鐵芯長(zhǎng)期虛接導(dǎo)致發(fā)熱燒損;③ 部分電池組件連接電纜由于施工工藝問題受應(yīng)力較大，導(dǎo)致MC4插頭松動(dòng)，接觸不良，燒損或斷開。

--造成的影響：插頭燒損后將導(dǎo)致整組電池組串退出運(yùn)行

--處理時(shí)的注意事項(xiàng)：?? ① 制作插頭時(shí)必須使用專業(yè)工具，以免插頭內(nèi)芯與電纜壓接不牢固; ②若兩極插頭均燒損，制作完畢連接前必須認(rèn)真核對(duì)極性，防止正、負(fù)極接反，發(fā)生短路; ③根據(jù)直流電纜選型合適選擇MC4插頭的型式（U型/O型）;④加裝固定線卡，防止風(fēng)擺等外力因素。

1.2逆變器

IGBT模塊炸裂、直流電容故障、交流濾波電容故障、電源模塊、散熱風(fēng)扇故障、電容故障、交流接觸器故障、通訊故障等。

散熱風(fēng)扇故障主要原因?yàn)椋哼\(yùn)行環(huán)境惡劣，細(xì)沙侵入風(fēng)扇軸承;運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。

主控板故障主要原因?yàn)椋哼\(yùn)行環(huán)境惡劣，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng);質(zhì)量問題;主控板與逆變器整體的匹配與協(xié)調(diào)。

交流接觸器故障主要原因?yàn)椋耗孀兤鬟\(yùn)行環(huán)境溫度高、高海拔，導(dǎo)致降容

直流開關(guān)故障主要為：高海拔、溫度降容;電流裕度小。

交流電容故障主要原因?yàn)椋翰糠植捎秒娊?，高海拔降容，設(shè)計(jì)問題;運(yùn)行環(huán)境溫度高。

IGBT模塊故障主要原因?yàn)椋篒GBT高海拔額定電流降容，IGBT額定電流裕度小;

直流電容故障主要原因?yàn)椋翰捎秒娊怆娙?，高海拔電壓電容耐壓降?運(yùn)行環(huán)境溫度高造成電容運(yùn)行環(huán)境惡劣。

2 光伏電站運(yùn)維建議

2.1 認(rèn)真開展數(shù)據(jù)分析，為電站安全穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

2.2 通過監(jiān)控系統(tǒng)認(rèn)真排查“零電流”、“低電流”支路，查找故障支路、組串及組件。

2.3 做好光伏電站對(duì)標(biāo)管理;認(rèn)真分析故障頻發(fā)原因，避免有問題就換設(shè)備、部件的情況，徹底解決問題。

2.4 提前做好事故預(yù)防;針對(duì)故障頻發(fā)、退市逆變器直接更換;

合理確定組件清洗方案;對(duì)存在嚴(yán)重問題的組件進(jìn)行更換，更換過程中考慮策略。

2.5 建立光伏電站全生命周期的評(píng)價(jià)機(jī)制。

2.6 加大對(duì)運(yùn)維人員的培訓(xùn)力度 ，制定培訓(xùn)計(jì)劃，創(chuàng)新培訓(xùn)方式，上崗考核制度。

作者簡(jiǎn)介：姓名：張治明（1987.07.28）;性別：男，民族：漢，籍貫：陜西省渭南人，學(xué)歷：大專;現(xiàn)有職稱：助理工程師;研究方向：光伏發(fā)電。