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        光伏電站的日常維護(hù)與故障分析

        2020-12-23 16:24:32張治明
        裝備維修技術(shù) 2020年13期
        關(guān)鍵詞:光伏電站日常維護(hù)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(lái)越高,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的技能水平越來(lái)越高,專業(yè)面也越來(lái)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(yáng)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(guò)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(wèn)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(wèn)題,出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)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(lái)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(wú)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(lái)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(yáng)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(yáng)電池片所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽(yáng)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(yáng)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(wú)法保證。

        針對(duì)以上問(wèn)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(wú)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(wèn)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(wèn)題就換設(shè)備、部件的情況,徹底解決問(wèn)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(wèn)題的組件進(jìn)行更換,更換過(guò)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。

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