光伏電站的日常維護與故障分析

摘要：地面光伏電站的特點：光伏電站運維人員配置少，數量多容量大，占地面積大，發電單元設備類型多、設備數量多故障點多，故障定位、故障排查工作量大技術更新快、設備換代周期短，隨著電網對電站的考核標準越來越高，對現場人員的技能水平越來越高，專業面也越來越廣牽扯一次、二次、直流、交流、通訊、網絡安全等等。本文對光伏電站的日常維護與管理進行探討。

關鍵詞：光伏電站;日常維護;故障分析

影響光伏電站發電量的主要因素有：

1、環境溫度影響組件轉換效率

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、交流側線損

7、設備的故障率

8、設計、施工不當造成利用率偏低

9、組件清潔不及時

10、維護、檢修不及時

1 缺陷處理及設備維護

1.1 光伏組件

光伏組件的質量控制的難度大，生產涉及多晶硅料、硅片、電池片等環節，輔材包括背板、EVA、玻璃、接線盒、邊框、焊帶、硅膠/膠帶等，復雜的生產工藝和眾多的輔材決定了光伏組件在生產過程中的質量控制難度很大。包括隱裂、熱斑和功率下降等光伏組件的質量問題不能直觀反映，需要使用專業的檢測設備才能被發現。組件的功率衰減影響利用小時數，進而直接影響項目發電收入，組件成本占電站總投資的一半以上，組件出現故障不能修理、必須更換 可能存在同批次系統性問題，出現質量問題嚴重影響項目收益。

電池組件隱裂

--形成原因：電池片越來越薄、晶體結構自身特性、工藝流程、運輸及安裝維護不當。

--對組件性能的影響 ：

電池片產生的電流要依靠表面的主柵線及垂直于主柵線的細柵線搜集和導出。當隱裂導致細柵線斷裂時，細柵線無法將收集的電流輸送到主柵線，將會導致電池片部分甚至全部失效。對電池片功能影響最大的，是平行于主柵線的隱裂。根據研究結果，50%的失效片來自于平行于主柵線的隱裂。嚴重的隱裂影響組件的功率輸出、引起熱斑效應、導致電池電極氧化并可能發展為裂片。

電池組件熱斑

--形成原因：在一定條件下，一串聯支路中被遮擋（如鳥糞、植物等）的太陽電池組件，電池片性能不一致、虛焊、隱裂等將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池片所產生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時會發熱，這就是熱斑效應。這種效應能嚴重的破壞太陽電池。

--對組件性能的影響：熱斑會導致電池組件功率衰減失效或者直接導致電池組件燒毀報廢。

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境或破壞性因素導致的組件功率衰減。

影響電池組件全生命周的電性能，電站收益無法保證。

針對以上問題應當采取的措施：? 將電池組件I/V檢測工作納入日常工作;定期對電池組件進行紅外測溫，檢查熱斑情況;持續開展電池組件性能檢測工作，包括材料衰減、電氣性能檢測等工作，并建立臺賬。作為電站生命周期評估、發電量測算等依據;更換單個故障組件時，若無備品組件，選取同一整同型號、同電流檔位串組件進行更換;對組件背板材料劃傷等聯系背板材料廠家出具修復方案進行處理;認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接線盒內部匯流帶與接線柱焊接質量不合格，熱脹冷縮導致匯流帶脫焊;②接線盒密封不良，導致水分進入接線盒內，絕緣降低，內部短路燒損;③接線盒內部線卡壓接不牢或虛接，長期運行發熱燒損。

--接線盒故障的檢測方法：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黑現象;②開路電壓測量，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，投運前需測量電池組件開路電壓滿足參數要求;②旁路二極管擊穿，可用相同規格參數的旁路二極管進行更換，投運前需測量電池組件開路電壓滿足參數要求;③接線盒燒損，若電池組件未受影響，用相同規格接線盒進行更換;若因接線盒燒損導致電池組件背板燒損，則需用相同規格參數的電池組件進行整塊更換。

MC4插頭燒損

--形成原因：① MC4制作插頭時鐵芯與電纜壓接不牢固，運行中發熱燒損;② MC4公母插頭未擰緊，內部鐵芯長期虛接導致發熱燒損;③ 部分電池組件連接電纜由于施工工藝問題受應力較大，導致MC4插頭松動，接觸不良，燒損或斷開。

--造成的影響：插頭燒損后將導致整組電池組串退出運行

--處理時的注意事項：?? ① 制作插頭時必須使用專業工具，以免插頭內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真核對極性，防止正、負極接反，發生短路; ③根據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、散熱風扇故障、電容故障、交流接觸器故障、通訊故障等。

散熱風扇故障主要原因為：運行環境惡劣，細沙侵入風扇軸承;運行時間長。

主控板故障主要原因為：運行環境惡劣，運行時間長;質量問題;主控板與逆變器整體的匹配與協調。

交流接觸器故障主要原因為：逆變器運行環境溫度高、高海拔，導致降容

直流開關故障主要為：高海拔、溫度降容;電流裕度小。

交流電容故障主要原因為：部分采用電解，高海拔降容，設計問題;運行環境溫度高。

IGBT模塊故障主要原因為：IGBT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為：采用電解電容，高海拔電壓電容耐壓降低;運行環境溫度高造成電容運行環境惡劣。

2 光伏電站運維建議

2.1 認真開展數據分析，為電站安全穩定運行保駕護航。

2.2 通過監控系統認真排查“零電流”、“低電流”支路，查找故障支路、組串及組件。

2.3 做好光伏電站對標管理;認真分析故障頻發原因，避免有問題就換設備、部件的情況，徹底解決問題。

2.4 提前做好事故預防;針對故障頻發、退市逆變器直接更換;

合理確定組件清洗方案;對存在嚴重問題的組件進行更換，更換過程中考慮策略。

2.5 建立光伏電站全生命周期的評價機制。

2.6 加大對運維人員的培訓力度 ，制定培訓計劃，創新培訓方式，上崗考核制度。

作者簡介：姓名：張治明（1987.07.28）;性別：男，民族：漢，籍貫：陜西省渭南人，學歷：大專;現有職稱：助理工程師;研究方向：光伏發電。