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一招測出問題組件 光伏電站有了“紅外熱像神器”

發(fā)布時間:2018-01-25

“熱像儀是生產(chǎn)過程中進(jìn)行質(zhì)量控制和現(xiàn)場檢查的理想工具”

在屋頂安裝太陽能發(fā)電裝置可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,然后再轉(zhuǎn)化為收益——太陽能發(fā)電裝置是一項高回報投資。但要保證數(shù)十年內(nèi)獲得高產(chǎn)量、高回報,質(zhì)量保證是關(guān)鍵。太陽能組件作為太陽能發(fā)電裝置的重要組成部分,必可靠耐用,并能持續(xù)數(shù)年生產(chǎn)電能。

光伏電站的質(zhì)量問題由來已久,根據(jù)權(quán)威認(rèn)證機構(gòu)對國內(nèi)已經(jīng)在運行的多座大型晶硅組件光伏電站進(jìn)行的質(zhì)量檢測,調(diào)查發(fā)現(xiàn)光伏組件普遍存在各種質(zhì)量問題,如熱斑、隱裂和功率衰減等,對電站的發(fā)電量、KPI指標(biāo)、電站收益及日常運行維護(hù)帶來嚴(yán)重影響。

警惕電站隱形殺手

熱斑效應(yīng)被稱為光伏組件四大火災(zāi)隱患之一。在實際使用太陽電池中,若熱斑效應(yīng)產(chǎn)生的溫度超過了一定極限將會使電池組件上的焊點熔化并毀壞柵線,從而導(dǎo)致整個太陽電池組件的報廢。據(jù)國外權(quán)威統(tǒng)計,熱斑效應(yīng)使太陽電池組件的實際使用壽命至少減少10%。

組件上的熱斑效應(yīng),一般由外部原因和內(nèi)部原因兩類造成。常見的外部原因有:組件表面積灰嚴(yán)重且厚薄不均,鳥糞、污物、落葉、方陣組件前部的草木以及周邊建筑物或電線桿等陰影遮擋,以及場地不平整、方陣東西設(shè)計間距不足造成的自陰影等,使得組件局部光照低于其他正常部位,被遮擋的電池或組件被置于反向偏置狀態(tài),消耗其他電池的功率,而功率以熱能形式釋放,導(dǎo)致該電池片溫度較其他正常電池片的溫度高。外在因素導(dǎo)致的熱斑問題在光伏電站中普遍存在,可在日常運維工作中采取清洗等措施進(jìn)行消除。

內(nèi)部原因和組件的生產(chǎn)制造工藝(特別是焊接和層壓)、電池片質(zhì)量(反向特性、邊緣漏電流過大)、接線盒中二極管的長期可靠性、EVA和背板的耐高溫及阻燃能力等因素都有關(guān)系,內(nèi)部原因造成的熱斑由于是先天性不足,在電站的運行期間將長期存在,對電站的可靠性帶來嚴(yán)重安全隱患,任何一個熱斑點造成的功率損耗將限制了組串的輸出功率。

如何準(zhǔn)確檢測問題組件?

德國SOLON公司已經(jīng)實現(xiàn)熱像儀應(yīng)用于太陽能組件質(zhì)量控制和檢查的潛在技術(shù)。SOLON研發(fā)部門經(jīng)理Oliver Frank解釋道:“我們將FLIR紅外熱像儀廣泛應(yīng)用于我們的研發(fā)部門及現(xiàn)場作業(yè)?!?FLIR紅外熱像儀在確保太陽能組件在其壽命周期內(nèi)質(zhì)量良好方面可發(fā)揮重要作用。

SOLON公司于1997年在柏林成立,是積極活躍于全球平臺的太陽能系統(tǒng)供應(yīng)商。該公司業(yè)務(wù)主要涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)、大型屋頂安裝系統(tǒng)和太陽能發(fā)電全套裝置的工程規(guī)劃及建設(shè),以及太陽能組件的生產(chǎn)。SOLON集團(tuán)已經(jīng)在德國、意大利、法國及美國建立分公司。

太陽能組件制造商生產(chǎn)的組件必可靠牢固,能夠持續(xù)運行數(shù)十年。SOLON公司不負(fù)責(zé)生產(chǎn)太陽能電池,這意味著SOLON公司必進(jìn)行質(zhì)量控制。Frank解釋道:“SOLON是制造商,為確保所有太陽能組件達(dá)到我們自己設(shè)定的高標(biāo)準(zhǔn),我們必對所有的太陽能電池和組件材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量測試。測試太陽能組件材料時,主要檢測其受壓、耐溫、耐濕等能力。但要進(jìn)行分流檢測及太陽能電池常規(guī)質(zhì)量測試,則必發(fā)揮熱像儀的重要作用。”

Frank繼續(xù)表示:“為檢測太陽能電池在夾疊粘合成形前是否存在分流,我們將反偏壓應(yīng)用于其中一塊電池中,并使用FLIR Systems公司的紅外熱像儀查看其熱成像模式。熱點表明電池的半導(dǎo)體材料在制造時出現(xiàn)缺陷,導(dǎo)致局部分流的出現(xiàn)。進(jìn)行這一測試可確保電池質(zhì)量高于一定水平?!?/p>

紅外熱像儀的作用顯著

FLIR P65紅外熱像儀被SOLON 柏林總部研發(fā)部門應(yīng)用于這一領(lǐng)域。Frank對此非常滿意?!?006年我們購買了此款紅外熱像儀,到現(xiàn)在它還未出現(xiàn)任何故障。熱像儀分流測試對新生產(chǎn)的太陽能電池進(jìn)行質(zhì)量測試作用十分顯著。”

目前市場上應(yīng)用于分流測試的熱像儀是FLIR T650sc款,其非制冷微量熱型探測器提供的熱圖像的分辨率為640×480像素,熱靈敏度低于20mK。該款熱像儀還包含自動對比度優(yōu)化算法,方便對具體物體進(jìn)行熱分析。它還具有互換鏡頭及的相機特性,所以FLIR T650sc紅外熱像儀成為太陽能電池分流檢測測試的理想工具實屬實至名歸。

Frank繼續(xù)說道:“研發(fā)部門取得成功后,我們便購買了兩臺FLIR T系列紅外熱像儀,并將其應(yīng)用于現(xiàn)場檢查。這些熱像儀小巧質(zhì)輕,符合人體工程學(xué)設(shè)計,適用于現(xiàn)場檢查?!?/p>

SOLON公司售后服務(wù)部門熱成像專家Volker Denzler解釋道,現(xiàn)場檢查由維修部門負(fù)責(zé)。“我們在將太陽能發(fā)電裝置移交給客戶之前,會使用這些熱像儀對其進(jìn)行檢查,確保一切完好無損。但是我們也為SOLON太陽能發(fā)電裝置購買商提供監(jiān)測、運行和維修服務(wù)?!?/p>

Denzler繼續(xù)表示:“熱像儀為我們的現(xiàn)場檢查方法增添了諸多便利。沒有買FLIR紅外熱像儀之前,我們必親手測量每個電池電板。大家都能想象,這種做法非常耗時,尤其對于大型裝置來說。即使找到了問題所在的那個電池板,還得猜測到底是哪塊或哪些電池出現(xiàn)了問題?!?/p>

迅速發(fā)現(xiàn)問題

“通過FLIR Systems公司的紅外熱像儀,我們可以很快發(fā)現(xiàn)組件的哪個部位出現(xiàn)了問題,而且通過熱圖像很快便能發(fā)現(xiàn)到底是何問題。造成太陽能組件問題可能有多種原因,并且解決每個問題所需的方法也不同?!?/p>

熱圖像上的熱點說明了問題發(fā)生的原因。一般情況下,熱反常表明出現(xiàn)問題的太陽能組件產(chǎn)電量有所損耗,有些情況下,熱點溫度可能很高,被視為存在安全隱患。但這些問題一般都可以解決?!拔覀儼l(fā)現(xiàn),問題產(chǎn)生的原因一般都出現(xiàn)在連接問題上。隨著使用時間的推移,電源連接有時會輕微退化,但這些問題一般都可以很輕松地解決?!?/p>

熱像儀有助于發(fā)現(xiàn)問題原因

造成電池故障和破損的其他原因有保護(hù)性玻璃層破損、旁路二極管出現(xiàn)故障、有陰影等等。Denzler解釋認(rèn)為:“FLIR紅外熱像儀是目前市場上發(fā)現(xiàn)問題所在,解答組件產(chǎn)電量下降的原因的佳工具。尤其在旁路二極管存在缺陷的情況下——假設(shè)是由閃電引起——則很難檢查到問題,但熱圖像上可以很清晰地呈現(xiàn)二極管缺陷。這樣的例子不勝枚舉。不管造成太陽能組件故障的原因何在,確定太陽能組件的溫度模式是找到問題非常重要的一個步驟。”

Denzler不僅關(guān)注組件本身。“我們會檢查整個裝置,包括電纜、連接器、盒及逆變器。FLIR Systems公司的這些紅外熱像儀也是對電力系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)維修的理想工具?!?/p>


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