【編者按】影響光伏發(fā)電的因素哟玷。

近年來摸马，隨著光伏電站的大規(guī)模建設(shè)拔衙，出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量和安全隱患药呜。安全質(zhì)量問題殃通，已經(jīng)成為了光伏電站長期穩(wěn)定發(fā)電的頭號殺手。一旦出現(xiàn)炸機(jī)甚至火災(zāi)這樣的嚴(yán)重事故访僚，不僅影響發(fā)電量昔搂，而且對國家財產(chǎn)甚至人的生命都將產(chǎn)生非常惡劣的影響。

因此输拇，安全質(zhì)量問題摘符，已經(jīng)成為光伏電站首要考慮的問題。安全出了問題策吠，發(fā)電量和投資收益都是零议慰。

本文將光伏電站主要面臨的安全問題分為組件和逆變器兩大部分：

組件部分

組件的安全問題主要來自接線盒和熱斑效應(yīng)。

接線盒質(zhì)量問題評析

不起眼的接線盒是引起很多組件自燃的“元兇”奴曙，目前别凹，接線盒市場較為混亂和無序草讶。根據(jù)一項調(diào)查顯示，國外史陶比爾公司出產(chǎn)的MC4光伏連接器由于山寨和人為誤導(dǎo)炉菲，大部分人都以為MC4是連接器的一個標(biāo)準(zhǔn)型號而非這家公司獨有的產(chǎn)品規(guī)格堕战，因此大量的劣質(zhì)“山寨”連接器流入市場被制成接線盒賣給組件企業(yè)。

劣質(zhì)連接器由于內(nèi)部粗糙不平拍霜，接觸點較少嘱丢，使電阻過高引燃接線盒，進(jìn)而燒毀組件背板引起組件碎裂祠饺。

建議組件企業(yè)在選購接線盒時腔益，將質(zhì)量而非價格作為優(yōu)選，同時對連接器等關(guān)鍵零部件進(jìn)行考察络峦，從源頭消滅隱患舰打。

熱斑問題成因及解決建議

在實際應(yīng)用中，太陽能電池一般是由多塊電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來蒋巡，以獲得所期望的電壓或電流的凫荡。為了達(dá)到較高的光電轉(zhuǎn)換效率，電池組件中的每一塊電池片都須具有相似的特性肚苇。在使用過程中功抠，可能出現(xiàn)一個或一組電池不匹配，如：出現(xiàn)裂紋蚣锌、內(nèi)部連接失效或遮光等情況耘昙，導(dǎo)致其特性與整體不諧調(diào)。

在一定條件下计浮，一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件谓墨，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱漓拾，這就是熱斑效應(yīng)阁最。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽能電池戒祠。

熱斑效應(yīng)除對組件壽命有嚴(yán)重影響之外骇两，還可能燒毀組件甚至引起火災(zāi)。

一般情況下認(rèn)為：光伏組件在正常工作時的溫度為30℃時姜盈，局部溫度高于周邊溫度6.5℃時低千，可認(rèn)為組件局部為熱斑區(qū)域。不過這也不是絕對的馏颂，因為熱斑檢測會受到輻照度示血、組件輸出功率、環(huán)境溫度及組件工作溫度救拉、熱斑形成原因等因素的影響难审，因而判斷熱斑效應(yīng)最好是以熱成像儀圖像上的數(shù)據(jù)分析為準(zhǔn)瘫拣。(以下圖片為組件局部的熱斑成像)

組件燒損處的熱斑成像

組件裂紋處的熱斑成像

一般說來，每個組件所用太陽電池的電特性要基本一致告喊，否則將在電性能不好或被遮擋的電池(問題電池)上產(chǎn)生所謂熱斑效應(yīng)麸拄。遮擋多為設(shè)計不合理或運維不及時造成，而問題電池成因則多種多樣惯慎。主要成因有劣質(zhì)硅料造成電池的自身缺陷颤皆、電池制造中邊緣短路、柵線局部短路灯忙、燒結(jié)度不夠或過度等問題都會造成熱斑给番。除嚴(yán)把檢測環(huán)節(jié)之外，在采購組件時欢兑，最好對該組件廠電池片來源甚至硅料來源有所了解狞绰。

另外，光伏組件制造時電池盡可能選擇同一批次電池片并通過精密的測試姐淫，避免性能不一般迈，同時不要發(fā)生人為混片現(xiàn)象。在焊接時要檢查隱裂匠泵、虛焊和異物恋赎。

逆變器、匯流箱及運維部分

直流側(cè)安全風(fēng)險大了酌、易起火

傳統(tǒng)方案組件經(jīng)直流匯流箱疾浓、直流配電柜到逆變器，電壓高達(dá)1000V对嚼，直流拉弧起火和長距離直流輸電起火給電站帶來很大的安全風(fēng)險夹抗。匯流箱、配電柜易被燒毀纵竖、進(jìn)水等漠烧。

案例1：2014年8月，武漢某屋頂光伏電站發(fā)生著火靡砌，彩鋼瓦屋頂被燒穿了幾個大洞已脓，廠房內(nèi)設(shè)備燒毀若干，損失慘重通殃。

最終分析原因為：由于施工或其他原因?qū)е履硡R流箱線纜對地絕緣降低度液，在環(huán)流、漏電流的影響下進(jìn)一步加劇画舌，最終引起絕緣失效堕担，線槽中的正負(fù)極電纜出現(xiàn)短路、拉弧，導(dǎo)致了著火事故的發(fā)生霹购。

案例2：2014年5月佑惠，某山地光伏電站發(fā)生著火，當(dāng)?shù)亓謽I(yè)部門立即責(zé)令停止并網(wǎng)發(fā)電贾瞪，進(jìn)行全面風(fēng)險評估菱脯，持續(xù)時間三個月，造成了數(shù)百萬的損失菲痹。

最終分析原因為：由于某匯流箱電纜在施工時被拖拽磨損湘秀，在運行一段時間后絕緣失效，正負(fù)極電纜出現(xiàn)短路编毒、拉弧军含，導(dǎo)致了著火事故的發(fā)生。

直流線纜觸電風(fēng)險高歹簸，危害人身安全事故

傳統(tǒng)集中式方案孩砸，每個逆變器100多組串正負(fù)極并聯(lián)在一起，當(dāng)任意的組串正極和負(fù)極漏電搬洪，1000V的直流高壓贸掰，觸電將無可避免。漁光互補(bǔ)燃拥、農(nóng)光互補(bǔ)電站都是開放式電站审胚，漁民、農(nóng)民經(jīng)常出入礼旅，一旦線纜對地或者魚塘出現(xiàn)絕緣破損膳叨，1000V高壓直流對水塘漏電，將可能導(dǎo)致人畜觸電安全事故痘系。

熔絲故障率高菲嘴，容易引發(fā)著火風(fēng)險

傳統(tǒng)電站采用熔絲設(shè)計增加了直流節(jié)點，電站即使使用熔絲汰翠，也不能有效地保護(hù)組件;而且在過載電流情況下龄坪，熔絲還會因熔斷慢，發(fā)熱高复唤，引發(fā)著火風(fēng)險健田。

幾乎所有的傳統(tǒng)電站都受熔絲故障率高的困擾，部分電站年故障率>7%苟穆，特別是在夏天抄课，某30MW電站運維人員反饋夏季平均每天熔絲故障數(shù)量達(dá)5-6個唱星。

熔絲與底座接觸不良

逆變器監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

1.逆變器監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確雳旅。內(nèi)蒙某電站集中式逆變器監(jiān)控數(shù)據(jù)與實際發(fā)電量嚴(yán)重不符，監(jiān)控上報值比實際值虛高了3%。

2.逆變器或者直流匯流箱數(shù)據(jù)采樣精度不夠忱痴，造成故障信息判斷不準(zhǔn)確潭灯、不及時。

集裝箱設(shè)計易燒機(jī);IP20蚪应、風(fēng)扇設(shè)計無法隔離塵沙话弹，設(shè)備腐蝕損壞;組串式逆變器噪音污染大

1.集裝箱設(shè)計，內(nèi)部溫度過高伍戚，導(dǎo)致燒機(jī)現(xiàn)象味专。2011年在江蘇大豐某電站(在電站完工并網(wǎng)儀式上，嘉賓一邊現(xiàn)場剪彩透汞，而另一邊逆變器卻突然起火燃燒)数荤，2013年8月在青海烏蘭某電站發(fā)生類似事故。

2.IP20設(shè)計薄肉，無法隔離沙塵阴戚，設(shè)備易被腐蝕損壞。沙塵會引起開關(guān)接觸不良某亩，風(fēng)扇失效散熱變差笋熬，電路板打火等現(xiàn)象，存在著火風(fēng)險腻菇。

3.組串式逆變器噪音污染大胳螟，奧地利某學(xué)校電站，在夏天光照好的環(huán)境下也只能將逆變器關(guān)機(jī)筹吐，避免影響教學(xué)旺隙。

傳統(tǒng)方案PID衰減嚴(yán)重，抑制方法危害人身安全

常熟某漁光互補(bǔ)電站骏令，電站運行2年多蔬捷，部分電池板衰減嚴(yán)重，達(dá)到30%以上榔袋，最高的衰減達(dá)到50%周拐。傳統(tǒng)抑制PID的方法是采用負(fù)極接地，但該方案存在極大的安全隱患凰兑，特別是漁光互補(bǔ)電站容易漏電導(dǎo)致觸電妥粟，如果直接將負(fù)極接地，等于只要正極一旦對地漏電吏够，作業(yè)人員和魚類觸電將無可避免犀进。

電站運維效率低下：逆變器廠家很多、質(zhì)量參差不齊织扰，無法快速定位故障膊节，故障恢復(fù)時間長、損失大

1.逆變器廠家多，很多廠家倒閉或者退出市場原拉，使電站后期運維變得很困難

多數(shù)電站的匯流箱與逆變器非同一廠家生產(chǎn)嘀矢，通訊匹配困難、質(zhì)量參差不齊堵套。某電站站長談到運維頗有申冤訴苦的感覺昵例，該電站選用了近十家逆變器品牌，對運維端皮、售后造成了非常大的麻煩锣裆。某電站采用的集中式逆變器某設(shè)備已過保修期，當(dāng)時購買設(shè)備時是通過代理腰凫，現(xiàn)在該廠家已不在了腿扒，有問題代理也沒法解決，后面還有20年术瓮，站長對后期運維非常擔(dān)心康聂。

2.無法快速定位故障，電站運維效率異常低下

國內(nèi)光伏電站目前普遍存在直流匯流箱故障率高胞四、匯流箱通訊可靠性較低恬汁、數(shù)據(jù)信號不準(zhǔn)確甚至錯誤導(dǎo)致無法通信的情況，因此難以準(zhǔn)確得知每個組串的工作狀態(tài)辜伟。即使通過其他方面或手段發(fā)現(xiàn)異常氓侧，也難以快速準(zhǔn)確定位并解決問題。

因此导狡，為掌握光伏區(qū)每一組串工作狀態(tài)约巷，當(dāng)前的檢測方法是：找到區(qū)內(nèi)每一個直流匯流箱，打開匯流箱旱捧，用手持電流鉗表測量每個組串的工作電流來確認(rèn)組串的狀態(tài)独郎。但在部分電站，由于直流匯流箱內(nèi)直流線纜過于緊密枚赡，直流鉗表無法卡入氓癌，導(dǎo)致無法測量。運維人員不得不斷開直流匯流箱開關(guān)和對應(yīng)組串熔絲蛹拜，再逐串檢測組串的電壓和熔絲的狀態(tài)她蛉。檢查工作量大，現(xiàn)場運維繁瑣且困難慰颊、緩慢赚兰，在給運維人員帶來巨大工作量和技術(shù)要求的同時，也會危及運維人員的人身安全辱折。

三峽某山地電站巡檢匯流箱必須斷開總開關(guān)郎石，逐個手動測量每一組串的電壓和熔絲狀態(tài)逾辕，效率異常低下。更嚴(yán)重的是箫驻，檢查完后忘記閉合匯流箱總開關(guān)，導(dǎo)致當(dāng)月發(fā)電量損失近30%贩挨。因是山地電站绍挤，加之運維人員數(shù)量不足，逆變器尤桃、箱變巡檢1次/月籽榕，匯流箱巡檢半年一次，所以組串和匯流箱故障一般難以發(fā)現(xiàn)甘桑。

順德某屋頂電站監(jiān)控系統(tǒng)通訊經(jīng)常出現(xiàn)異常拍皮，每天逆變器會送上大量異常信號，電站運維效率低下跑杭。

3.逆變器故障恢復(fù)時間太長铆帽，損失很大

一臺逆變器遭遇故障而影響發(fā)電，將導(dǎo)致整個子陣約50%的發(fā)電量損失德谅。集中式逆變器必須由專業(yè)人員檢測維修爹橱，配件體積大、重量重窄做，從故障發(fā)現(xiàn)到故障定位愧驱，再到故障解除，周期漫長椭盏。按日均發(fā)電4h計算组砚，一臺500kW的逆變器在故障期間(從故障到解除，按15d計算)損失的發(fā)電量為500kW×4h/d×15d=30000kWh掏颊。按照上網(wǎng)電價1元/kWh計算糟红，故障期間損失達(dá)到3萬元。

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