光伏电站的日常维护与故障分析

摘要：地面光伏电站的特点：光伏电站运维人员配置少，数量多容量大，占地面积大，发电单元设备类型多、设备数量多故障点多，故障定位、故障排查工作量大技术更新快、设备换代周期短，随着电网对电站的考核标准越来越高，对现场人员的技能水平越来越高，专业面也越来越广牵扯一次、二次、直流、交流、通讯、网络安全等等。本文对光伏电站的日常维护与管理进行探讨。

关键词：光伏电站;日常维护;故障分析

影响光伏电站发电量的主要因素有：

1、环境温度影响组件转换效率

2、电池组件本身衰减

3、不可利用太阳光辐照度100W/m2以下组件功率极低

4、光伏组件的匹配度

5、逆变器的效率

6、直流、交流侧线损

7、设备的故障率

8、设计、施工不当造成利用率偏低

9、组件清洁不及时

10、维护、检修不及时

1 缺陷处理及设备维护

1.1 光伏组件

光伏组件的质量控制的难度大，生产涉及多晶硅料、硅片、电池片等环节，辅材包括背板、EVA、玻璃、接线盒、边框、焊带、硅胶/胶带等，复杂的生产工艺和众多的辅材决定了光伏组件在生产过程中的质量控制难度很大。包括隐裂、热斑和功率下降等光伏组件的质量问题不能直观反映，需要使用专业的检测设备才能被发现。组件的功率衰减影响利用小时数，进而直接影响项目发电收入，组件成本占电站总投资的一半以上，组件出现故障不能修理、必须更换 可能存在同批次系统性问题，出现质量问题严重影响项目收益。

电池组件隐裂

--形成原因：电池片越来越薄、晶体结构自身特性、工艺流程、运输及安装维护不当。

--对组件性能的影响 ：

电池片产生的电流要依靠表面的主栅线及垂直于主栅线的细栅线搜集和导出。当隐裂导致细栅线断裂时，细栅线无法将收集的电流输送到主栅线，将会导致电池片部分甚至全部失效。对电池片功能影响最大的，是平行于主栅线的隐裂。根据研究结果，50%的失效片来自于平行于主栅线的隐裂。严重的隐裂影响组件的功率输出、引起热斑效应、导致电池电极氧化并可能发展为裂片。

电池组件热斑

--形成原因：在一定条件下，一串联支路中被遮挡（如鸟粪、植物等）的太阳电池组件，电池片性能不一致、虚焊、隐裂等将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池片所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳电池。

--对组件性能的影响：热斑会导致电池组件功率衰减失效或者直接导致电池组件烧毁报废。

电池组件衰减

--形成原因：组件功率衰减包括组件初始光致衰减、组件材料老化衰减及外界环境或破坏性因素导致的组件功率衰减。

影响电池组件全生命周的电性能，电站收益无法保证。

针对以上问题应当采取的措施：  将电池组件I/V检测工作纳入日常工作;定期对电池组件进行红外测温，检查热斑情况;持续开展电池组件性能检测工作，包括材料衰减、电气性能检测等工作，并建立台账。作为电站生命周期评估、发电量测算等依据;更换单个故障组件时，若无备品组件，选取同一整同型号、同电流档位串组件进行更换;对组件背板材料划伤等联系背板材料厂家出具修复方案进行处理;认真梳理电池组件背板材料与合同的约定;若不符合提出索赔或要求更换。

组件常见故障主要有：

电池接线盒

--形成原因：①接線盒内部汇流带与接线柱焊接质量不合格，热胀冷缩导致汇流带脱焊;②接线盒密封不良，导致水分进入接线盒内，绝缘降低，内部短路烧损;③接线盒内部线卡压接不牢或虚接，长期运行发热烧损。

--接线盒故障的检测方法：①外观检查，若接线盒外部及接线盒周围的电池组件背部有明显发黑现象;②开路电压测量，若电池组串开路电压较其他支路电池组串开路电压低10V以上，则可初步判断接线盒内部有汇流带开焊、旁路二极管击穿或接线盒烧损。

--处理建议：①若汇流带开焊，用焊枪重新焊接，投运前需测量电池组件开路电压满足参数要求;②旁路二极管击穿，可用相同规格参数的旁路二极管进行更换，投运前需测量电池组件开路电压满足参数要求;③接线盒烧损，若电池组件未受影响，用相同规格接线盒进行更换;若因接线盒烧损导致电池组件背板烧损，则需用相同规格参数的电池组件进行整块更换。

MC4插头烧损

--形成原因：① MC4制作插头时铁芯与电缆压接不牢固，运行中发热烧损;② MC4公母插头未拧紧，内部铁芯长期虚接导致发热烧损;③ 部分电池组件连接电缆由于施工工艺问题受应力较大，导致MC4插头松动，接触不良，烧损或断开。

--造成的影响：插头烧损后将导致整组电池组串退出运行

--处理时的注意事项：   ① 制作插头时必须使用专业工具，以免插头內芯与电缆压接不牢固; ②若两极插头均烧损，制作完毕连接前必须认真核对极性，防止正、负极接反，发生短路; ③根据直流电缆选型合适选择MC4插头的型式（U型/O型）;④加装固定线卡，防止风摆等外力因素。

1.2逆变器

IGBT模块炸裂、直流电容故障、交流滤波电容故障、电源模块、散热风扇故障、电容故障、交流接触器故障、通讯故障等。

散热风扇故障主要原因为：运行环境恶劣，细沙侵入风扇轴承;运行时间长。

主控板故障主要原因为：运行环境恶劣，运行时间长;质量问题;主控板与逆变器整体的匹配与协调。

交流接触器故障主要原因为：逆变器运行环境温度高、高海拔，导致降容

直流开关故障主要为：高海拔、温度降容;电流裕度小。

交流电容故障主要原因为：部分采用电解，高海拔降容，设计问题;运行环境温度高。

IGBT模块故障主要原因为：IGBT高海拔额定电流降容，IGBT额定电流裕度小;

直流电容故障主要原因为：采用电解电容，高海拔电压电容耐压降低;运行环境温度高造成电容运行环境恶劣。

2 光伏电站运维建议

2.1 认真开展数据分析，为电站安全稳定运行保驾护航。

2.2 通过监控系统认真排查“零电流”、“低电流”支路，查找故障支路、组串及组件。

2.3 做好光伏电站对标管理;认真分析故障频发原因，避免有问题就换设备、部件的情况，彻底解决问题。

2.4 提前做好事故预防;针对故障频发、退市逆变器直接更换;

合理确定组件清洗方案;对存在严重问题的组件进行更换，更换过程中考虑策略。

2.5 建立光伏电站全生命周期的评价机制。

2.6 加大对运维人员的培训力度 ，制定培训计划，创新培训方式，上岗考核制度。

作者简介：姓名：张治明（1987.07.28）;性别：男，民族：汉，籍贯：陕西省渭南人，学历：大专;现有职称：助理工程师;研究方向：光伏发电。