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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:2845
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

光伏电站组件常见故障分析及处理

2020-07-20 17:03:54 产业经济 李福光
资料简介

摘要:近些年,我国光伏装机容量不断壮大,光伏行业的迅速发展对电站运维人员技术水平也有了新的要求,需要高水准的运维技术,及时有效解决电站运行过程中出现的故障,才能保证光伏电站安全稳定运行,提高电站收益率。光伏电站建设周期只需要短短几个月,而后期运行维护时间长达 20-25年,针对日常运维过程中光伏组件出现的故障,采取有效的处理措施极为重要。本人在某大型光伏电站从事运维工作 5年,对此,本文以大型光伏电站组件常见故障为切入点,对电站组件常见故障进行了具体的分析,并提出解决方案,为光伏电站的运行维护提供参考。

光伏电站组件常见故障分析及处理

李福光

临城晶澳光伏发电有限公司 河北邢台 054302

摘要:近些年,我国光伏装机容量不断壮大,光伏行业的迅速发展对电站运维人员技术水平也有了新的要求,需要高水准的运维技术,及时有效解决电站运行过程中出现的故障,才能保证光伏电站安全稳定运行,提高电站收益率。光伏电站建设周期只需要短短几个月,而后期运行维护时间长达20-25年,针对日常运维过程中光伏组件出现的故障,采取有效的处理措施极为重要。本人在某大型光伏电站从事运维工作5年,对此,本文以大型光伏电站组件常见故障为切入点,对电站组件常见故障进行了具体的分析,并提出解决方案,为光伏电站的运行维护提供参考。

关键字:光伏组件;常见故障;处理措施

前言:

光伏组件是将太阳能转化为电能的直接载体,是光伏发电系统重要组成部分,它的发电能力的好坏直接影响光伏阵列的输出性能,最终影响光伏发电系统的发电量。如果光伏电站正常运行过程中,光伏组件故障不能及时有效地排除,和可能会损坏组件,严重时会引发火灾,造成安全事故。对光伏组件在运行过程中可能出现的故障进行分析并制定防范措施是提高设备利用率的重要手段,是保障光伏电站安全稳定运行的重要基石。

1.简述光伏发电原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。

单个太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的光伏组件,多块光伏组件串联成光伏组串,多个光伏组串并联接入汇流箱形成光伏阵列,太阳能通过光伏组件组成的光伏阵列将太阳光转化成直流电,经三相逆变转换成三相交流电,然后经升压变升压后并入电网。

2. 光伏电站简介

某大型光伏电站总容量120MW,占地约7200亩,地处丘陵地带。该光伏电站选用255(多晶)、265(单晶)、270(单晶)、275(单晶)光伏组件,由22块光伏电池板串联在一起组成一路光伏组件,汇入智能防雷直流汇流箱(16进1出),6台汇流箱接入500kw一体化逆变器直流侧,逆变器将直流电逆变成交流电后经送至35kV组合式箱变低压侧,经箱变升压至35kV后送至升压站开关柜,经升压变再次升压成110kV后并入电网。

3. 光伏组件常见故障分析及处理

3.1故障查找

3.1.1 利用智能监控后台查找缺陷

主控室值班人员不定时翻看后台监控画面,认真检查每一组光伏组件电流,并对各个光伏组件电流进行对比分析,发现电流为零或电流较低的情况后,去现场查看原因,及时排除影响组件发电因素。

3.1.2 利用无人机进行设备检查

由于光伏行业特性,占地面积大,设备多,光伏组件巡视难度大,利用无人机巡视有效提高了巡检效率,特别是特殊天气过后,利用无人机巡视,可及时掌握光伏组件运行工况,消除隐患,提高设备可利用率。

3.1.3 定期巡视

每季度组织运维人员对电站所有光伏组件进行全方面细致的检查,使光伏组件长期在良好的工况下运行,保证电站的发电量,创造更多的经济效益。

3.2故障分析及处理

3.2.1光伏组件背板接线盒烧毁

光伏组件背板接线盒主要作用是连接和保护光伏组件,传导光伏组件所产生的电流。光伏组件背板接线盒损坏即其内部的二极管失效,会造成光伏组件失去热斑保护,被遮蔽的组件消耗其他光伏组件所产生的能量,容易造成光伏组件热击穿,严重影响安全生产。

3.2.1.1原因分析:

(1)雷雨季节,因组件接地性能不良,遇雷击导致反向的电压超过额定的反向耐压,二极管被击穿。造成组件背板接线盒烧毁;

(2)雷雨季节强大的雷电流在向大地泄放的过程中在空间中形成了强大的电磁场,光伏场区上下排光伏组件呈C形串联(如下图),在空间形成一个较大的面积的封闭环路,封闭环路在感应磁场作用下产生较大的感应电流,相对于光伏输出方向,当正向感应电流或反向感应电压足够大时,光伏组件接线盒中的二极管就会被击毁;

(3)接线盒内部元件焊接工艺不佳,长时间运行,加速元器件老化,造成发热烧毁;

(4)组件安装方法不当,接线盒导线受力脱焊、虚接引发烧毁。

3.2.1.2采取的措施:

(1)每年雷雨季节前,对光伏组件进行防雷检测,保证组件接地性能良好; (2)针对光伏场区组件易接线盒易损坏区域,改变组件常规接线方式(如下图),组件上下排交叉连接,尽量减小连接导线在空间中形成封闭环路的面积,从而降低光伏组串回路中的感应电流,以避免旁路二极管被击穿; (3)更换接线盒时,操作员应严格按照作业指导书要求进行更换流程,接线盒使用原厂正规产品,焊接牢固,灌胶密封良好; (4)定期检查接线盒运行情况及温度测试; (5)定期测量电池组件电压、电流及端子紧固情况。

3.2.2光伏组件正负极接线烧毁

组件在运行过程中正负极接线(公母插头)发热烧毁,组件无功率输出。

3.2.2.1原因分析:

(1)制作组件公母插头时,芯子制作不规范,压线未压紧,造成松动放电,长时间运行发热后烧毁;

(2)两端公母头螺丝未拧紧,虚接导致发热后烧损;

(3)公母头未插紧,导致芯子长期运行接触电阻较大,发热烧损;

3.2.2.2采取的措施:

(1)在新建工程制作光伏组件公母插头时,由专业电工或经过专业培训人员进行,插头紧固,芯子制作工艺合格; (2)严格使用厂家配套的公母插头;

(3)制作完毕后使用紧固公母插头专用工具进行再次紧固,保证芯子连接可靠; (4)两端公母插头螺母必须紧固,因为户外放置,需注意防水措施,以免进水导致短路故障发生。

3.2.3光伏组件隐裂

光伏组件由于其自身晶体结构特性,在存放、运输、安装、或运行过程中极易发生破裂,破裂部分失效会加快组件功率衰减。

3.2.3.1原因分析:

(1)多块组件叠加存放,底部组件受力易造成隐裂;

(2)光伏组件在运输、安装过程受外力造成隐裂;

(3)在正常运行过程中,光伏组件支架下沉导致组件受力造成隐裂。

3.2.3.2采取的措施

(1)光伏组件在安装及维护过程中,考虑其易裂特征,制定工作方案,细化工作流程,减少玻璃弯曲,确保其不受外力影响。

(2)在存放、运输过程中,让光伏组件垂直放置;

(3)采用高分辨率红外测温仪定期对光伏组件进行检测,掌握其隐性缺陷后,加强监视,根据实际情况对光伏组件进行更换。

3.2.4组件遮挡

由于一块组件中的电池片是串联的,每组组串中的若干组件也是串联的,所以遮挡一块组件,甚至遮挡一块组件的其中一块电池片,都会对整组组串的功率输出造成很大的影响,据检测机构测算得出,遮挡可导致发电量损失约20%-30%。

3.2.4.1原因分析:

光伏组件在运行过程中受固定建筑物、生长的灌木杂草、鸟类的粪便、灰尘、前后组件间的遮挡,造成发电量损失,被遮挡部位表现出发热异常,严重时会形成热斑。

3.2.4.2采取的措施

(1)光伏组件安装时应做好勘查工作,考虑安装位置是否存在建筑物或组件之间遮挡;

(2)植物生长季节,做好灌木杂草清除工作;

(3)根据组件脏污情况,组织开展组件清洗工作,保持组件表面清洁。

结束语

光伏组件是光伏电站发电的重要组成部分,在日常运维过程中,要对其常见故障进行分析和探讨解决处理办法,总结经验,保障发电效益最大化。

[1]刘立峰.大型并网光伏电站的运行维护管理研究[J].工程技术研究,2020,5(05):189-190.

[2]王培珍.光伏阵列故障状态的识别研究.合肥工业大学博士学位论文,2008.

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