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因此，安全質(zhì)量問(wèn)題，已經(jīng)成為光伏電站首要考慮的問(wèn)題。安全出了問(wèn)題，發(fā)電量和投資收益都是零。

 

本文將光伏電站主要面臨的安全問(wèn)題分為組件和逆變器兩大部分：

 

 

1接線盒質(zhì)量問(wèn)題評(píng)析

 

不起眼的接線盒是引起很多組件自燃的“元兇”，目前，接線盒市場(chǎng)較為混亂和無(wú)序。根據(jù)一項(xiàng)調(diào)查顯示，國(guó)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)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(chǎng)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(guò)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(gòu)接線盒時(shí)，將質(zhì)量而非價(jià)格作為優(yōu)選，同時(shí)對(duì)連接器等關(guān)鍵零部件進(jìn)行考察，從源頭消滅隱患。

 

2熱斑問(wèn)題成因及解決建議

 

在實(shí)際應(yīng)用中，太陽(yáng)能電池一般是由多塊電池組件串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)，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(guò)程中，可能出現(xiàn)一個(gè)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(yáng)電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽(yáng)電池組件所產(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)能電池。

 

熱斑效應(yīng)除對(duì)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)。

 

一般情況下認(rèn)為：光伏組件在正常工作時(shí)的溫度為30℃時(shí)，局部溫度高于周邊溫度6.5℃時(shí)，可認(rèn)為組件局部為熱斑區(qū)域。不過(guò)這也不是絕對(duì)的，因?yàn)闊岚邫z測(cè)會(huì)受到輻照度、組件輸出功率、環(huán)境溫度及組件工作溫度、熱斑形成原因等因素的影響，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)。

 

一般說(shuō)來(lái)，每個(gè)組件所用太陽(yáng)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(wèn)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(shí)造成，而問(wèn)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(guò)度等問(wèn)題都會(huì)造成熱斑。除嚴(yán)把檢測(cè)環(huán)節(jié)之外，在采購(gòu)組件時(shí)，最好對(duì)該組件廠電池片來(lái)源甚至硅料來(lái)源有所了解。

 

另外，光伏組件制造時(shí)電池盡可能選擇同一批次電池片并通過(guò)精密的測(cè)試，避免性能不一，同時(shí)不要發(fā)生人為混片現(xiàn)象。在焊接時(shí)要檢查隱裂、虛焊和異物。

 

 

1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(zhǎng)距離直流輸電起火給電站帶來(lái)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(gè)大洞，廠房?jī)?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(duì)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(píng)估，持續(xù)時(shí)間三個(gè)月，造成了數(shù)百萬(wàn)的損失。

 

最終分析原因?yàn)椋河捎谀硡R流箱電纜在施工時(shí)被拖拽磨損，在運(yùn)行一段時(shí)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。

 

2直流線纜觸電風(fēng)險(xiǎn)高，危害人身安全事故

 

傳統(tǒng)集中式方案，每個(gè)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(wú)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(duì)地或者魚塘出現(xiàn)絕緣破損，1000V高壓直流對(duì)水塘漏電，將可能導(dǎo)致人畜觸電安全事故。

 

3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(guò)載電流情況下，熔絲還會(huì)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(gè)。

 

4逆變器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

 

1.逆變器監(jiān)測(cè)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(shí)。

 

5集裝箱設(shè)計(jì)易燒機(jī);IP20、風(fēng)扇設(shè)計(jì)無(wú)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(guò)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(chǎng)剪彩，而另一邊逆變器卻突然起火燃燒)，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(wú)法隔離沙塵，設(shè)備易被腐蝕損壞。沙塵會(huì)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)。

 

6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(duì)地漏電，作業(yè)人員和魚類觸電將無(wú)可避免。

 

7電站運(yùn)維效率低下：逆變器廠家很多、質(zhì)量參差不齊，無(wú)法快速定位故障，故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、損失大

 

1.逆變器廠家多，很多廠家倒閉或者退出市場(chǎng)，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(zhǎng)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(duì)運(yùn)維、售后造成了非常大的麻煩。某電站采用的集中式逆變器某設(shè)備已過(guò)保修期，當(dāng)時(shí)購(gòu)買設(shè)備時(shí)是通過(guò)代理，現(xiàn)在該廠家已不在了，有問(wèn)題代理也沒(méi)法解決，后面還有20年，站長(zhǎng)對(duì)后期運(yùn)維非常擔(dān)心。

 

2.無(wú)法快速定位故障，電站運(yùn)維效率異常低下

 

國(guó)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(hào)不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤導(dǎo)致無(wú)法通信的情況，因此難以準(zhǔn)確得知每個(gè)組串的工作狀態(tài)。即使通過(guò)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(wèn)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(cè)方法是：找到區(qū)內(nèi)每一個(gè)直流匯流箱，打開匯流箱，用手持電流鉗表測(cè)量每個(gè)組串的工作電流來(lái)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(guò)于緊密，直流鉗表無(wú)法卡入，導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量。運(yùn)維人員不得不斷開直流匯流箱開關(guān)和對(duì)應(yīng)組串熔絲，再逐串檢測(cè)組串的電壓和熔絲的狀態(tài)。檢查工作量大，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維繁瑣且困難、緩慢，在給運(yùn)維人員帶來(lái)巨大工作量和技術(shù)要求的同時(shí)，也會(huì)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(gè)手動(dòng)測(cè)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(huì)送上大量異常信號(hào)，電站運(yùn)維效率低下。

 

3.逆變器故障恢復(fù)時(shí)間太長(zhǎng)，損失很大

 

一臺(tái)逆變器遭遇故障而影響發(fā)電，將導(dǎo)致整個(gè)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(cè)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(zhǎng)。按日均發(fā)電4h計(jì)算，一臺(tái)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(jià)1元/kWh計(jì)算，故障期間損失達(dá)到3萬(wàn)元。