光伏電站中的技術(shù)盡職調(diào)查及無人機(jī)檢測(cè)的應(yīng)用研究

齊苗強(qiáng)

中國船級(jí)社質(zhì)量認(rèn)證公司陜西分公司 陜西 西安 710000

引言

新能源政策的調(diào)控，倒逼光伏企業(yè)提質(zhì)增效的大背景下，部分光伏企業(yè)由于自身轉(zhuǎn)型速度較慢，加上光伏補(bǔ)貼資金發(fā)放流程復(fù)雜，周期冗長，企業(yè)為緩解資金壓力，因此，企業(yè)會(huì)出現(xiàn)出售光伏電站的情況。作為光伏電站的收購方而言，判斷電站是否具有收購價(jià)值，是否能在電站運(yùn)行的全生命周期實(shí)現(xiàn)預(yù)期收益，則是一個(gè)必須要面對(duì)的問題。

隨著光伏產(chǎn)品迅猛發(fā)展，其對(duì)應(yīng)的檢修需求也日益增多。光伏電站主要是發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)電單元眾多，極易產(chǎn)生熱斑故障，會(huì)對(duì)發(fā)電性能造成不良影響。熱斑檢測(cè)的傳統(tǒng)方式是運(yùn)維人員借助于手持紅外熱成像檢測(cè)設(shè)備實(shí)施的檢測(cè)排查，耗費(fèi)的時(shí)間和人工成本相對(duì)較大，且缺乏安全性。借助無人機(jī)，能高效便捷地實(shí)施檢測(cè)任務(wù)，并獲取具有較強(qiáng)清晰度的視頻圖像，便于后期實(shí)施數(shù)據(jù)分析，為故障分析提供了價(jià)值參考依據(jù)。借助于無人機(jī)對(duì)熱斑檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行搭載，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型光伏電站紅外熱斑的有效檢測(cè)。

1 光伏電站技術(shù)盡職調(diào)查技術(shù)研究

1.1 目的

光伏電站技術(shù)盡職調(diào)查主要作用是在電站交易前通過專業(yè)的技術(shù)檢測(cè)及評(píng)估，從項(xiàng)目建設(shè)合規(guī)性、設(shè)備發(fā)電能力、項(xiàng)目施工質(zhì)量、設(shè)備性能質(zhì)量以及電站安全性等多角度全方位調(diào)研，站在第三方技術(shù)角度，為收購方投資可行性分析提供技術(shù)支撐[1]。

1.2 主要工作內(nèi)容

電站技術(shù)盡職調(diào)查項(xiàng)目主要工作包含：項(xiàng)目文件資料檢查、電站發(fā)電能力評(píng)價(jià)、電站工程量評(píng)估、電站關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)、電站安全性能測(cè)試、電站施工質(zhì)量檢查和電站運(yùn)維情況檢查等七個(gè)方面內(nèi)容。

1.2.1 項(xiàng)目文件資料檢查。項(xiàng)目文件資料檢查主要是政府部門及電網(wǎng)核準(zhǔn)文件、主要設(shè)備質(zhì)量控制文件、項(xiàng)目施工質(zhì)量控制文件、運(yùn)維維護(hù)管理制度及記錄文件等等。

1.2.2 電站發(fā)電能力評(píng)價(jià)。光伏電站發(fā)電能力評(píng)價(jià)主要是通過專業(yè)的設(shè)備以及可靠的數(shù)據(jù)分析，推斷出25年逐年發(fā)電量和等效利用小時(shí)數(shù)，從而為后期發(fā)電收益提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2.3 電站工程量評(píng)估。電站技術(shù)盡調(diào)專家團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)光伏場(chǎng)區(qū)關(guān)鍵性設(shè)備型號(hào)、參數(shù)及數(shù)量統(tǒng)計(jì)，核對(duì)是否和出售方給定的清單一致，最終，建立完善的設(shè)備臺(tái)賬及電站實(shí)際裝機(jī)容量。光伏電站關(guān)鍵性設(shè)備包括：組件、匯流箱、逆變器、箱變、高低壓配電柜、主變、SVG等等。

1.2.4 電站關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)。光伏電站關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)主要是對(duì)組件、可調(diào)支架、匯流箱、逆變器、箱變等設(shè)備的外觀情況及運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)行的檢測(cè)。組件檢測(cè)主要包含：外觀檢查、熱斑檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)IV檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)EL檢測(cè)、開路電壓檢測(cè)、組件實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)等?？烧{(diào)支架檢測(cè)主要是電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性及可調(diào)系統(tǒng)的可靠性檢測(cè)。匯流箱檢測(cè)主要包含：外觀檢查、紅外檢測(cè)、霍爾模塊采集精度檢測(cè)等。逆變器檢測(cè)主要包含：外觀檢查、紅外檢測(cè)、逆變器效率測(cè)試以及電能質(zhì)量測(cè)試等。

1.2.5 電站安全性檢測(cè)。光伏電站安全性檢測(cè)主要是通過利用專業(yè)的設(shè)備對(duì)存在安全隱患發(fā)電設(shè)備及其他設(shè)備進(jìn)行的專業(yè)測(cè)試。光伏電站技術(shù)盡職調(diào)查安全性檢測(cè)主要包含：組串極性及開路電壓測(cè)試、接地連續(xù)性測(cè)試、絕緣電阻測(cè)試。

1.2.6 電站施工質(zhì)量檢查。光伏電站施工質(zhì)量檢查主要是對(duì)竣工資料的檢查以及現(xiàn)場(chǎng)檢查子方陣支架安裝、子方陣組件安裝、子方陣匯流箱安裝、子方陣一體化逆變升壓站安裝、子方陣電氣安裝、光伏組件支架基礎(chǔ)、廠區(qū)道路等方面。

1.2.7 電站運(yùn)維情況檢查。光伏電站運(yùn)維情況檢查主要是對(duì)運(yùn)維人員配置、運(yùn)維人員技術(shù)水平、運(yùn)維管理制度、備品備件配置等，多角度調(diào)研電站目前的運(yùn)維情況。

1.3 項(xiàng)目成果

通過對(duì)光伏電站技術(shù)盡職調(diào)查，全面了解了電站設(shè)備的運(yùn)行情況，檢查出電站運(yùn)行存在的缺陷，盡調(diào)專家出具問清清單及整改意見，供出售方及時(shí)消缺整改，收購方全面了解電站的運(yùn)行水平。根據(jù)專業(yè)的測(cè)試及分析，為出售方從項(xiàng)目建設(shè)審批手續(xù)、項(xiàng)目用地合規(guī)性、太陽能資源、光伏發(fā)電能力、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、建設(shè)施工質(zhì)量、電站運(yùn)行情況等多角度全方位對(duì)委托電站進(jìn)行技術(shù)盡調(diào)，為收購方提供投資可行性分析報(bào)告[2]。

2 光伏電站無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)研究

2.1 目的

光伏電站類型眾多，有地面電站、山地電站、分布式屋頂電站、漁光互補(bǔ)電站等，光伏電站發(fā)電單元眾多，占地面積廣。傳統(tǒng)的組件熱斑檢測(cè)，耗費(fèi)的時(shí)間及人工成本相對(duì)較大，而且缺乏安全性。因此，可以借助無人機(jī)對(duì)熱斑檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行搭載，高效便捷地實(shí)施熱斑檢測(cè)任務(wù)。

2.2 主要內(nèi)容及工作成果

無人機(jī)檢測(cè)的主要內(nèi)容包括：光伏電站藍(lán)圖校核、光伏組件可視缺陷排查、光伏組件熱斑檢測(cè)等。通過無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)對(duì)全站發(fā)電設(shè)備檢測(cè)，技術(shù)專家可以利用大數(shù)據(jù)處理及分析，最終出具精細(xì)化的巡檢報(bào)告。

依河北省邢臺(tái)市20MWp山地光伏電站為例，技術(shù)專家一天時(shí)間完成全站的組件檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)工作分為四個(gè)步驟，分別為現(xiàn)場(chǎng)勘查、無人機(jī)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及分析、出具精細(xì)化巡檢報(bào)告。

現(xiàn)場(chǎng)勘查：通過業(yè)主提供的光伏組件布置圖及無人機(jī)可視光排查，確定竣工藍(lán)圖的真實(shí)性，并按照正確的組件布置制定無人機(jī)起降落位置點(diǎn)以及規(guī)劃飛行路線圖。考慮山體的無人機(jī)信號(hào)傳輸問題，現(xiàn)場(chǎng)按照組件的排布以及山體坡度形式，共分為五個(gè)區(qū)域，確定五個(gè)無人機(jī)起降落位置點(diǎn)。

無人機(jī)數(shù)據(jù)采集：通過無人機(jī)搭載可視光相機(jī)按航行路線飛行，檢測(cè)組件表面的缺陷問題。通過無人機(jī)搭載紅外相機(jī)，采集光伏組件表面溫度數(shù)據(jù)，并同時(shí)標(biāo)記飛行路線圖及無人機(jī)飛行的相關(guān)數(shù)據(jù)。無人機(jī)數(shù)據(jù)采集過程中發(fā)現(xiàn)部門區(qū)域組件雜草遮擋嚴(yán)重，個(gè)別組件表面存在缺陷，并逐一標(biāo)定位置。

數(shù)據(jù)處理及分析：通過專業(yè)的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)采集到的熱紅外照片進(jìn)行處理分析，標(biāo)記出光伏組件表面溫度異常點(diǎn)位，并對(duì)位置進(jìn)行精確定位。將所有發(fā)熱點(diǎn)全部標(biāo)記到光伏方陣竣工藍(lán)圖中，發(fā)現(xiàn)全站的組件熱斑主要集中在第一區(qū)域和第二區(qū)域，通過無人機(jī)可視光檢查發(fā)現(xiàn)該區(qū)域山體坡度較大，技術(shù)專家與電站人員溝通確定該區(qū)域施工難度較大，安裝位置距離組件存放位置較遠(yuǎn)，主要靠人工搬運(yùn)。技術(shù)專家根據(jù)豐富的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)初步判斷，造成第一和第二區(qū)域大量的組件熱斑，可能是施工搬運(yùn)及安裝過程中導(dǎo)致。

精細(xì)化巡檢報(bào)告：通過無人機(jī)全面排查以及專業(yè)的數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)地記錄了故障缺陷以及具體位置點(diǎn)，針對(duì)存在的缺陷，技術(shù)專家給出了詳細(xì)的消缺建議。

2.3 無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)分析

傳統(tǒng)人工檢測(cè)主要是檢測(cè)人員手持紅外熱成像檢測(cè)設(shè)備實(shí)施的缺陷排查；無人機(jī)檢測(cè)主要是無人機(jī)搭載可視光相機(jī)和熱紅外相機(jī)對(duì)組件設(shè)備實(shí)施的缺陷排查[3]。兩種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比分析如下：

表1 人機(jī)檢測(cè)優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比分析表

對(duì)比光伏組件人工常規(guī)檢測(cè)和無人機(jī)檢測(cè)優(yōu)劣勢(shì)，無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)主要為：提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)高效性、降低人工檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)性、提升缺陷診斷全面性、提高故障發(fā)現(xiàn)及時(shí)性、保障電站設(shè)備安全性。

2.4 無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)延伸

河北邢臺(tái)某20MWp光伏電站無人機(jī)檢測(cè)，主要是無人機(jī)搭載可視光相機(jī)和熱紅外相機(jī)對(duì)光伏組件的檢測(cè)，主要檢測(cè)：方陣竣工藍(lán)圖的準(zhǔn)確性、光伏組件可視缺陷、光伏組件異常發(fā)熱缺陷。這種無人機(jī)檢測(cè)技術(shù)主要是對(duì)組件表現(xiàn)的故障缺陷檢測(cè)，無法有效的檢測(cè)組件隱裂、碎片等的隱性缺陷。

在無人機(jī)搭載可視光相機(jī)和熱紅外相機(jī)的檢測(cè)技術(shù)上延伸，無人機(jī)還可搭載EL頻掃相機(jī)模塊，可實(shí)現(xiàn)組件隱性缺陷的檢測(cè)，包括組件隱裂、低效率電池片、混檔、破片、碎片等缺陷。

無人機(jī)選擇性搭載可視相機(jī)、熱紅外相機(jī)、EL相機(jī)，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目竣工藍(lán)圖校核、圖像采集實(shí)時(shí)交互、設(shè)備可視缺陷排查、設(shè)備隱性缺陷排查等工作[4]。

3 結(jié)束語

本文結(jié)合實(shí)際光伏項(xiàng)目，對(duì)光伏電站進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查、檢測(cè)、分析，充分考慮項(xiàng)目所在地光資源情況、發(fā)電能力、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電站施工質(zhì)量情況、電站運(yùn)行情況等方面，為收購方提供投資可行性意見。

同時(shí)，結(jié)合具體光伏項(xiàng)目，對(duì)光伏電站通過無人機(jī)檢測(cè)方式，全面排查光伏電站存在的可視缺陷及組件異常發(fā)熱缺陷，為客戶提供精細(xì)化的巡檢方案，最大效率的輔助電站精細(xì)化運(yùn)維。