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編者按：據(jù)光伏第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)北京鑒衡認(rèn)證中心相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，目前光伏電站存在的問題主要集中在設(shè)備質(zhì)量、電站設(shè)計(jì)、電站施工和電站運(yùn)維等方面。通過對400多個電站的測試發(fā)現(xiàn)，大部分電站都存在著不同的質(zhì)量和安全隱患。

北京鑒衡認(rèn)證中心副主任謝秉鑫就曾對媒體表示，近年來光伏電站的大規(guī)模建設(shè)，如果將來出現(xiàn)大范圍的質(zhì)量問題，將導(dǎo)致“災(zāi)難性”的局面;另外當(dāng)前光伏電站的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)也是導(dǎo)致金融和保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)不敢進(jìn)入光伏行業(yè)最直接的原因。安全問題，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)這樣嚴(yán)重事故，不僅影響發(fā)電量，而且對國產(chǎn)財(cái)產(chǎn)甚至人的生命都將產(chǎn)生惡劣影響。因此，安全質(zhì)量問題，已經(jīng)成為了光伏電站首要考慮的問題。安全出了問題，發(fā)電量是0，投資收益都是0。

經(jīng)過走訪大量的光伏電站，筆者將目前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)。

一、光伏組件接線盒質(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”，接線盒市場較為混亂和無序。根據(jù)一項(xiàng)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)，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(dú)有的產(chǎn)品規(guī)格，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，接觸點(diǎn)較少，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。

建議組件企業(yè)在選購接線盒時，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，從源頭消滅隱患。

二、組件熱斑問題成因及解決建議

在實(shí)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，以獲得所期望的電壓或電流的。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。在使用過程中，可能出現(xiàn)一個或一組電池不匹配，如：出現(xiàn)裂紋、內(nèi)部連接失效或遮光等情況，導(dǎo)致其特性與整體不諧調(diào)。

在一定條件下，一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，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，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。

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

一般說來，每個組件所用太陽電池的電特性要基本一致，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)。遮擋多為設(shè)計(jì)不合理或運(yùn)維不及時造成，而問題電池成因則多種多樣。主要成因有劣質(zhì)硅料造成電池的自身缺陷、電池制造中邊緣短路、柵線局部短路、燒結(jié)度不夠或過度等問題都會造成熱斑。除嚴(yán)把檢測環(huán)節(jié)之外，在采購組件時，最好對該組件廠電池片來源甚至硅料來源有所了解。

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避免性能不一，同時不要發(fā)生人為混片現(xiàn)象。在焊接時要檢查隱裂、虛焊和異物。

逆變器、匯流箱及運(yùn)維部分

一、直流側(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)大、易起火

傳統(tǒng)方案組件經(jīng)直流匯流箱、直流配電柜到逆變器，電壓高達(dá)1000V，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(xiǎn)。匯流箱、配電柜易被燒毀、進(jìn)水等。

案例1：2014年8月，武漢某屋頂光伏電站發(fā)生著火，彩鋼瓦屋頂被燒穿了幾個大洞，廠房內(nèi)設(shè)備燒毀若干，損失慘重。最終分析原因?yàn)椋河捎谑┕せ蚱渌驅(qū)е履硡R流箱線纜對地絕緣降低，在環(huán)流、漏電流的影響下進(jìn)一步加劇，最終引起絕緣失效，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。

案例2：2014年5月，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，進(jìn)行全面風(fēng)險(xiǎn)評估，持續(xù)時間三個月，造成了數(shù)百萬的損失。最終分析原因?yàn)椋河捎谀硡R流箱電纜在施工時被拖拽磨損，在運(yùn)行一段時間后絕緣失效，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。

二、直流線纜觸電風(fēng)險(xiǎn)高，危害人身安全故

傳統(tǒng)集中式方案，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，1000V的直流高壓，觸電將無可避免。漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)電站都是開放式電站，漁民、農(nóng)民經(jīng)常出入，一旦線纜對地或者魚塘出現(xiàn)絕緣破損，1000V高壓直流對水塘漏電，將可能導(dǎo)致人畜觸電安全事故。

三、熔絲故障率高，容易引發(fā)著火風(fēng)險(xiǎn)

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

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%，特別是在夏天，某30MW電站運(yùn)維人員反饋夏季平均每天熔絲故障數(shù)量達(dá)5-6個。

四、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。內(nèi)蒙某電站集中式逆變器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與實(shí)際發(fā)電量嚴(yán)重不符，監(jiān)控上報(bào)值比實(shí)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，造成故障信息判斷不準(zhǔn)確、不及時。

五、集裝箱設(shè)計(jì)易燒機(jī);IP20、風(fēng)扇設(shè)計(jì)無法隔離塵沙，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(jì)，內(nèi)部溫度過高，導(dǎo)致燒機(jī)現(xiàn)象。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，而另一邊逆變器卻突然起火燃燒)和2013年8月在青海烏蘭某電站發(fā)生類似事故。

2.IP20設(shè)計(jì)，無法隔離沙塵，設(shè)備易被腐蝕損壞。沙塵會引起開關(guān)接觸不良，風(fēng)扇失效散熱變差，電路板打火等現(xiàn)象，存在著火風(fēng)險(xiǎn)。

3.組串式逆變器噪音污染大，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)，避免影響教學(xué)。

六、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，電站運(yùn)行2年多，部分電池板衰減嚴(yán)重，達(dá)到30%以上，最高的衰減達(dá)到50%。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，特別是漁光互補(bǔ)電站容易漏電導(dǎo)致觸電，如果直接將負(fù)極接地，等于只要正極一旦對地漏電，作業(yè)人員和魚類觸電將無可避免。

七、電站運(yùn)維效率低下：逆變器廠家很多、質(zhì)量參差不齊，無法快速定位故障，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，使電站后期運(yùn)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)，通訊匹配困難、質(zhì)量參差不齊。某電站站長談到運(yùn)維頗有申冤訴苦的感覺，該電站選用了近十家逆變器品牌，對運(yùn)維、售后造成了非常大的麻煩，其中如冠亞、艾默生都已經(jīng)不存在了。某電站采用的集中式逆變器Answer設(shè)備已過保修期，當(dāng)時購買設(shè)備時是通過代理，現(xiàn)在Answer已不在了，有問題代理也沒法解決，后面還有20年，站長對后期運(yùn)維非常擔(dān)心。

2.無法快速定位故障，電站運(yùn)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、匯流箱通訊可靠性較低、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)。即使通過其他方面或手段發(fā)現(xiàn)異常，也難以快速準(zhǔn)確定位并解決問題。

因此，為掌握光伏區(qū)每一組串工作狀態(tài)，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，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)。但在部分電站，由于直流匯流箱內(nèi)直流線纜過于緊密，直流鉗表無法卡入，導(dǎo)致無法測量。運(yùn)維人員不得不斷開直流匯流箱開關(guān)和對應(yīng)組串熔絲，再逐串檢測組串的電壓和熔絲的狀態(tài)。檢查工作量大，現(xiàn)場運(yùn)維繁瑣且困難、緩慢，在給運(yùn)維人員帶來巨大工作量和技術(shù)要求的同時，也會危及運(yùn)維人員的人身安全。

三峽某山地電站巡檢匯流箱必須斷開總開關(guān)，逐個手動測量每一組串的電壓和熔絲狀態(tài)，效率異常低下。更嚴(yán)重的是，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%。因是山地電站，加之運(yùn)維人員數(shù)量不足，逆變器、箱變巡檢1次/月，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)。

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

3.逆變器故障恢復(fù)時間太長，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。集中式逆變器必須由專業(yè)人員檢測維修，配件體積大、重量重，從故障發(fā)現(xiàn)到故障定位，再到故障解除，周期漫長。按日均發(fā)電4h計(jì)算，一臺500kW的逆變器在故障期間(從故障到解除，按15d計(jì)算)損失的發(fā)電量為500kW×4h/d×15d=30000kWh。按照上網(wǎng)電價1元/kWh計(jì)算，故障期間損失達(dá)到3萬元。

原標(biāo)題：光伏電站質(zhì)量安全問題匯總分析