光伏电站中的技术尽职调查及无人机检测的应用研究

齐苗强

中国船级社质量认证公司陕西分公司 陕西 西安 710000

引言

新能源政策的调控，倒逼光伏企业提质增效的大背景下，部分光伏企业由于自身转型速度较慢，加上光伏补贴资金发放流程复杂，周期冗长，企业为缓解资金压力，因此，企业会出现出售光伏电站的情况。作为光伏电站的收购方而言，判断电站是否具有收购价值，是否能在电站运行的全生命周期实现预期收益，则是一个必须要面对的问题。

随着光伏产品迅猛发展，其对应的检修需求也日益增多。光伏电站主要是发电技术的应用，发电单元众多，极易产生热斑故障，会对发电性能造成不良影响。热斑检测的传统方式是运维人员借助于手持红外热成像检测设备实施的检测排查，耗费的时间和人工成本相对较大，且缺乏安全性。借助无人机，能高效便捷地实施检测任务，并获取具有较强清晰度的视频图像，便于后期实施数据分析，为故障分析提供了价值参考依据。借助于无人机对热斑检测技术进行搭载，实现对大型光伏电站红外热斑的有效检测。

1 光伏电站技术尽职调查技术研究

1.1 目的

光伏电站技术尽职调查主要作用是在电站交易前通过专业的技术检测及评估，从项目建设合规性、设备发电能力、项目施工质量、设备性能质量以及电站安全性等多角度全方位调研，站在第三方技术角度，为收购方投资可行性分析提供技术支撑[1]。

1.2 主要工作内容

电站技术尽职调查项目主要工作包含：项目文件资料检查、电站发电能力评价、电站工程量评估、电站关键设备质量检测、电站安全性能测试、电站施工质量检查和电站运维情况检查等七个方面内容。

1.2.1 项目文件资料检查。项目文件资料检查主要是政府部门及电网核准文件、主要设备质量控制文件、项目施工质量控制文件、运维维护管理制度及记录文件等等。

1.2.2 电站发电能力评价。光伏电站发电能力评价主要是通过专业的设备以及可靠的数据分析，推断出25年逐年发电量和等效利用小时数，从而为后期发电收益提供数据支撑。

1.2.3 电站工程量评估。电站技术尽调专家团队现场对光伏场区关键性设备型号、参数及数量统计，核对是否和出售方给定的清单一致，最终，建立完善的设备台账及电站实际装机容量。光伏电站关键性设备包括：组件、汇流箱、逆变器、箱变、高低压配电柜、主变、SVG等等。

1.2.4 电站关键设备质量检测。光伏电站关键设备质量检测主要是对组件、可调支架、汇流箱、逆变器、箱变等设备的外观情况及运行稳定性进行的检测。组件检测主要包含：外观检查、热斑检测、现场IV检测、现场EL检测、开路电压检测、组件实验室检测等。可调支架检测主要是电机的运行稳定性及可调系统的可靠性检测。汇流箱检测主要包含：外观检查、红外检测、霍尔模块采集精度检测等。逆变器检测主要包含：外观检查、红外检测、逆变器效率测试以及电能质量测试等。

1.2.5 电站安全性检测。光伏电站安全性检测主要是通过利用专业的设备对存在安全隐患发电设备及其他设备进行的专业测试。光伏电站技术尽职调查安全性检测主要包含：组串极性及开路电压测试、接地连续性测试、绝缘电阻测试。

1.2.6 电站施工质量检查。光伏电站施工质量检查主要是对竣工资料的检查以及现场检查子方阵支架安装、子方阵组件安装、子方阵汇流箱安装、子方阵一体化逆变升压站安装、子方阵电气安装、光伏组件支架基础、厂区道路等方面。

1.2.7 电站运维情况检查。光伏电站运维情况检查主要是对运维人员配置、运维人员技术水平、运维管理制度、备品备件配置等，多角度调研电站目前的运维情况。

1.3 项目成果

通过对光伏电站技术尽职调查，全面了解了电站设备的运行情况，检查出电站运行存在的缺陷，尽调专家出具问清清单及整改意见，供出售方及时消缺整改，收购方全面了解电站的运行水平。根据专业的测试及分析，为出售方从项目建设审批手续、项目用地合规性、太阳能资源、光伏发电能力、设备运行稳定性、建设施工质量、电站运行情况等多角度全方位对委托电站进行技术尽调，为收购方提供投资可行性分析报告[2]。

2 光伏电站无人机检测技术研究

2.1 目的

光伏电站类型众多，有地面电站、山地电站、分布式屋顶电站、渔光互补电站等，光伏电站发电单元众多，占地面积广。传统的组件热斑检测，耗费的时间及人工成本相对较大，而且缺乏安全性。因此，可以借助无人机对热斑检测技术进行搭载，高效便捷地实施热斑检测任务。

2.2 主要内容及工作成果

无人机检测的主要内容包括：光伏电站蓝图校核、光伏组件可视缺陷排查、光伏组件热斑检测等。通过无人机检测技术对全站发电设备检测，技术专家可以利用大数据处理及分析，最终出具精细化的巡检报告。

依河北省邢台市20MWp山地光伏电站为例，技术专家一天时间完成全站的组件检测，现场工作分为四个步骤，分别为现场勘查、无人机数据采集、数据处理及分析、出具精细化巡检报告。

现场勘查：通过业主提供的光伏组件布置图及无人机可视光排查，确定竣工蓝图的真实性，并按照正确的组件布置制定无人机起降落位置点以及规划飞行路线图。考虑山体的无人机信号传输问题，现场按照组件的排布以及山体坡度形式，共分为五个区域，确定五个无人机起降落位置点。

无人机数据采集：通过无人机搭载可视光相机按航行路线飞行，检测组件表面的缺陷问题。通过无人机搭载红外相机，采集光伏组件表面温度数据，并同时标记飞行路线图及无人机飞行的相关数据。无人机数据采集过程中发现部门区域组件杂草遮挡严重，个别组件表面存在缺陷，并逐一标定位置。

数据处理及分析：通过专业的检测系统对无人机采集到的热红外照片进行处理分析，标记出光伏组件表面温度异常点位，并对位置进行精确定位。将所有发热点全部标记到光伏方阵竣工蓝图中，发现全站的组件热斑主要集中在第一区域和第二区域，通过无人机可视光检查发现该区域山体坡度较大，技术专家与电站人员沟通确定该区域施工难度较大，安装位置距离组件存放位置较远，主要靠人工搬运。技术专家根据丰富的现场检测经验初步判断，造成第一和第二区域大量的组件热斑，可能是施工搬运及安装过程中导致。

精细化巡检报告：通过无人机全面排查以及专业的数据分析，精准地记录了故障缺陷以及具体位置点，针对存在的缺陷，技术专家给出了详细的消缺建议。

2.3 无人机检测技术优劣势分析

传统人工检测主要是检测人员手持红外热成像检测设备实施的缺陷排查；无人机检测主要是无人机搭载可视光相机和热红外相机对组件设备实施的缺陷排查[3]。两种检测技术的优劣势对比分析如下：

表1 人机检测优劣势对比分析表

对比光伏组件人工常规检测和无人机检测优劣势，无人机检测技术的特点主要为：提高现场检测高效性、降低人工检测风险性、提升缺陷诊断全面性、提高故障发现及时性、保障电站设备安全性。

2.4 无人机检测技术延伸

河北邢台某20MWp光伏电站无人机检测，主要是无人机搭载可视光相机和热红外相机对光伏组件的检测，主要检测：方阵竣工蓝图的准确性、光伏组件可视缺陷、光伏组件异常发热缺陷。这种无人机检测技术主要是对组件表现的故障缺陷检测，无法有效的检测组件隐裂、碎片等的隐性缺陷。

在无人机搭载可视光相机和热红外相机的检测技术上延伸，无人机还可搭载EL频扫相机模块，可实现组件隐性缺陷的检测，包括组件隐裂、低效率电池片、混档、破片、碎片等缺陷。

无人机选择性搭载可视相机、热红外相机、EL相机，可实现项目竣工蓝图校核、图像采集实时交互、设备可视缺陷排查、设备隐性缺陷排查等工作[4]。

3 结束语

本文结合实际光伏项目，对光伏电站进行了详细的调查、检测、分析，充分考虑项目所在地光资源情况、发电能力、设备运行状态、电站施工质量情况、电站运行情况等方面，为收购方提供投资可行性意见。

同时，结合具体光伏项目，对光伏电站通过无人机检测方式，全面排查光伏电站存在的可视缺陷及组件异常发热缺陷，为客户提供精细化的巡检方案，最大效率的辅助电站精细化运维。