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這些光伏電站的安全質(zhì)量問(wèn)題 不容小覷!
日期:2018-05-18   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:xufei 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:近年來(lái),隨著光伏電站的大規(guī)模建設(shè),出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量和安全隱患。安全質(zhì)量問(wèn)題,已經(jīng)成為了光伏電站長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)電的頭號(hào)殺手。一旦出現(xiàn)炸機(jī)甚至火災(zāi)這樣的嚴(yán)重事故,不僅影響發(fā)電量,而且對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)甚至人的生命都將產(chǎn)生非常惡劣的影響。
 
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:
 
組件部分 組件的安全問(wèn)題主要來(lái)自接線盒和熱斑效應(yīng)
 
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。
 
逆變器、匯流箱及運(yùn)維部分
 
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(mén)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(kāi)放式電站,漁民、農(nóng)民經(jīng)常出入,一旦線纜對(duì)地或者魚(yú)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(kāi)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(yú)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(jué),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(kāi)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(kāi)直流匯流箱開(kāi)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(kāi)總開(kāi)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(kāi)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。

原標(biāo)題:這些光伏電站的安全質(zhì)量問(wèn)題 不容小覷!
 
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