光伏電站系統(tǒng)由組件、逆變器、匯流箱、支架等多個部件組成，其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會影響電站運行，輕則損失發(fā)電量，重則引起火災(zāi)一切歸零。據(jù)運維公司統(tǒng)計，組件、逆變器、匯流箱等直流側(cè)設(shè)備故障占比高達90.18%;電纜、箱變、土建、升壓站等交流側(cè)設(shè)備故障占比達9.82%。
 

3-15之際，小編特別盤點光伏發(fā)電系統(tǒng)常見的質(zhì)量問題，剖析各環(huán)節(jié)暗藏的隱患。
 

一、光伏組件
 

光伏組件是電站運行的關(guān)鍵設(shè)備，占光伏系統(tǒng)成本的50%左右，組件出現(xiàn)問題，將嚴(yán)重?fù)p害電站收益。業(yè)內(nèi)人士指出，使用質(zhì)量得不到保障的光伏組件將導(dǎo)致電站開發(fā)商在未來承受巨大的財務(wù)壓力,這個壓力會在5～10年后顯現(xiàn)出來。
 

常見問題：
 

1.熱斑：光伏組件熱斑是指組件在陽光照射下，由于部分電池片受到遮擋無法工作，使得被遮蓋的部分升溫遠遠大于未被遮蓋部分，致使溫度過高出現(xiàn)燒壞的暗斑。
 

當(dāng)熱板效應(yīng)達到一定程度，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)行業(yè)給出的數(shù)據(jù)顯示，熱斑效應(yīng)使太陽電池組件的實際使用壽命至少減少10%。
 

針對某40MW光伏電站，現(xiàn)場抽取電站2000塊光伏組件進行熱斑測試，發(fā)現(xiàn)大量由于遮擋、組件自身質(zhì)量導(dǎo)致的熱斑現(xiàn)象，熱斑發(fā)生率達到3%。其中積塵遮擋跟鳥糞造成的熱斑大概占1.3%，組件的質(zhì)量造成熱斑發(fā)生率大概1.7%左右。
 

組件被遮擋后會誘發(fā)其背后的接線盒內(nèi)的旁路保護元件啟動，組件串中高達9A左右的直流電流會瞬間加載到旁路器件上，接線盒內(nèi)將產(chǎn)生100多度的高溫，這種高溫短期內(nèi)對電池板和接線盒均影響甚微，但如果陰影影響不消除而長期存在的話，將嚴(yán)重影響到接線盒和電池板的使用壽命。行業(yè)新聞報道中，經(jīng)常出現(xiàn)接線盒被燒毀，遮擋就是罪魁禍?zhǔn)字弧?br />  

2.隱裂：
 

隱裂是指電池片中出現(xiàn)細(xì)小裂紋，電池片的隱裂會加速電池片功率衰減，影響組件的正常使用壽命，同時電池片的隱裂會在機械載荷下擴大，有可能導(dǎo)致開路性破壞，隱裂還可能會導(dǎo)致熱斑效應(yīng)。

電池碎片(圖左)、電池隱裂(圖右)
 

電池碎片和隱裂片一般由外力造成。其中碎片一般可由肉眼看到，對組件的功率輸出有較大影響;隱裂通過肉眼難以發(fā)現(xiàn)，對組件功率輸出有一定影響，容易形成熱斑，可發(fā)展為碎片。
 

3.蝸牛紋：
 

蝸牛紋是指太陽能電池單元(發(fā)電元件)表面上出現(xiàn)黑色或者白色線狀圖案的現(xiàn)象。因為看起來像是蝸牛爬過之后留下的痕跡，俗稱蝸牛紋。
 

產(chǎn)生原因：主要由三個條件引起，即發(fā)生裂紋、水分滲透和陽光照射。
 

電池單元內(nèi)發(fā)生裂紋，水分經(jīng)由樹脂背板和封裝材料滲入裂紋內(nèi)。滲入裂紋的水分與形成電池單元指狀電極(細(xì)電極)的銀發(fā)生反應(yīng)，銀離子在封裝材料中擴散。在這種狀態(tài)下，陽光照射到電池板上時，銀離子與封裝材料中所含的添加物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化銀和硫化銀。由此就會沿著裂紋形成黑色或白色線狀圖案。
 

張家口陽原100MW電站大批組件出現(xiàn)蝸牛紋現(xiàn)象，其中70MW出現(xiàn)嚴(yán)重蝸牛紋

歐洲某居民屋頂多晶組件出現(xiàn)閃電紋現(xiàn)象，2013年安裝，2014年出現(xiàn)蝸牛紋，后續(xù)持續(xù)增加擴大，組件來自國內(nèi)某廠家
 

山東地區(qū)250MW電站組件出現(xiàn)嚴(yán)重蝸牛紋現(xiàn)象，涉事供應(yīng)商達20家
 

4.功率衰減：
 

光伏組件功率衰減是指隨著光照時間的增長，組件輸出功率逐漸下降的現(xiàn)象。光伏組件的功率衰減現(xiàn)象大致可分為三類：第一類，由于破壞性因素導(dǎo)致的組件功率衰減;第二類，組件初始的光致衰減;第三類，組件的老化衰減。
 

據(jù)光伏行業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，我國已建成的電站里大概1/3左右質(zhì)量不合格，還有一部分組件三年已經(jīng)衰減了25年應(yīng)該衰減的指標(biāo)，甚至個別電站建成當(dāng)年衰減就高達30%多。鑒衡認(rèn)證中心檢測曾發(fā)現(xiàn)，新疆某8MW光伏電站3178塊光伏組件中紅外成像抽檢2856塊，其中19%存在虛焊熱斑效應(yīng)。甘肅某10MW光伏電站，抽檢發(fā)現(xiàn)高達58%的光伏組件出現(xiàn)功率明顯衰減。
 

5.PID效應(yīng)
 

(Potential Induced Degradation)全稱為電勢誘導(dǎo)衰減。
 

電位誘發(fā)衰減效應(yīng)(PID，Potential Induced Degradation)是電池組件長期在高電壓作用下，使玻璃、封裝材料之間存在漏電流，大量電荷狙擊在電池片表面，使得電池表面的鈍化效果惡化，導(dǎo)致組件性能低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時，會引起一塊組件功率衰減50%以上，從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)最易發(fā)生PID現(xiàn)象。
 

二、光伏逆變器
 

光伏逆變器是光伏電站的“大腦”，擔(dān)負(fù)著將電量由直流變交流的重任，一旦逆變器發(fā)生故障，將對整個電站運行造成影響。
 

常見問題：
 

1.直流拉弧：
 

在整個光伏系統(tǒng)中直流側(cè)電壓通常高達600-1000V，由于光伏組件接頭接點松脫，接觸不良、電線受潮、絕緣破裂等原因而極易引起直流拉弧現(xiàn)象。直流拉弧會導(dǎo)致接觸部分溫度急劇升高，持續(xù)的電弧會產(chǎn)生3000-7000℃的高溫，并伴隨著高溫碳化周圍器件，輕者熔斷保險、線纜，重者燒毀組件和設(shè)備引起火災(zāi)。
 

2015年3月，西北某光伏電站逆變器自燃的事件令業(yè)界嘩然，國家發(fā)改委能源研究所研究員、中國可再生能源學(xué)會理事王斯成調(diào)查西北電站之后表示，40%的電站起火是直流拉弧引起的，而擔(dān)任直流電轉(zhuǎn)換交流電工作的光伏逆變器首當(dāng)其沖。
 

2.交流輸出側(cè)過/欠壓保護
 

所謂過/欠壓保護主要是指電網(wǎng)電壓大幅波動，其范圍超過CQC并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過欠壓閥值時，逆變器需要停機，并指示出相應(yīng)停機原因。過/欠壓保護是判定逆變器是否合格的主要考量因素，逆變器CQC認(rèn)證的主要內(nèi)容包括EMC、安全和并網(wǎng)三部分;過/欠頻、過/欠壓保護是并網(wǎng)要求中的重要部分之一，保護功能不合格，嚴(yán)重情況下會影響光伏系統(tǒng)的穩(wěn)定和配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。
 

3.諧波和波形畸變
 

逆變器能造成包括諧波在內(nèi)的電網(wǎng)干擾。電網(wǎng)干擾是能夠在幅度、頻率上改變電壓與電路的理想正弦曲線的所有現(xiàn)象。
 

諧波在電能的產(chǎn)生、傳輸與消費環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生，主要來源于電網(wǎng)中非線性的設(shè)備與日益增多的電力電子裝置。諧波電流的危害在于會在電網(wǎng)短路阻抗上產(chǎn)生諧波電壓降，從而影響電壓波形(用戶端電壓=無窮大電網(wǎng)穩(wěn)定電壓-諧波電壓降)。
 

2015年10月27日，國家質(zhì)檢總局公布了2015年第三季度光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查結(jié)果，涉及13個省(市)55家企業(yè)生產(chǎn)的55批次光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品，不合格產(chǎn)品檢出率為25.5%。抽查發(fā)現(xiàn)有14批次產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，涉及到額定輸入輸出、諧波和波形畸變、功率因數(shù)、直流分量、過/欠壓保護項目。
 

2016年9月27日，國家質(zhì)檢總局公布了2016年第3批光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查結(jié)果，涉及13個省(市)52家企業(yè)生產(chǎn)的52批次產(chǎn)品。抽查發(fā)現(xiàn)有6批次產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，其中5批次“交流輸出側(cè)過/欠壓保護”項目不合格、2批次“諧波和波形畸變”項目不合格。
 

4.孤島效應(yīng)
 

所謂孤島效應(yīng)，指并入公共電網(wǎng)中的發(fā)電裝置，在電網(wǎng)斷電的情況下，這個發(fā)電裝置卻不能檢測到或根本沒有相應(yīng)檢測手段，仍然向公共電網(wǎng)饋送電量。為了檢修人員的安全，電網(wǎng)上必須有一個防孤島功能的逆變器，但是這個逆變器也存在百分之零點幾的盲區(qū)。所以一旦盲區(qū)發(fā)生，光伏發(fā)電站所發(fā)的電傳到待檢修的線路母線上，對檢修人員的生命就會造成嚴(yán)重威脅。
 

5.監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確
 

逆變器監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、采樣精度不夠，造成故障信息判斷不準(zhǔn)確、不及時。
 

據(jù)媒體報道，內(nèi)蒙某電站集中式逆變器監(jiān)控數(shù)據(jù)與實際發(fā)電量嚴(yán)重不符，監(jiān)控上報值比實際值虛高了3%。
 

三、匯流箱
 

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，為了減少太陽能光伏電池陣列與逆變器之間的連線使用到匯流箱。匯流箱內(nèi)的部件和功能包括：接線端子，防過電流器件，斷路器，防雷器，接地端子，智能數(shù)據(jù)采集(可選)等。
 

常見問題：電氣短路、自燃
 

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。最終分析原因為：由于施工或其他原因?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，進行全面風(fēng)險評估，持續(xù)時間三個月，造成了數(shù)百萬的損失。最終分析原因為：由于某匯流箱電纜在施工時被拖拽磨損，在運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。