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

3-15之際，小編特別盤點(diǎn)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(yùn)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(cái)務(wù)壓力,這個(gè)壓力會(huì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到一定程度，組件上的焊點(diǎn)熔化并毀壞柵線，從而導(dǎo)致整個(gè)太陽電池組件的報(bào)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(shí)際使用壽命至少減少10%。
 

針對(duì)某40MW光伏電站，現(xiàn)場(chǎng)抽取電站2000塊光伏組件進(jìn)行熱斑測(cè)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(dá)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(huì)誘發(fā)其背后的接線盒內(nèi)的旁路保護(hù)元件啟動(dòng)，組件串中高達(dá)9A左右的直流電流會(huì)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(duì)電池板和接線盒均影響甚微，但如果陰影影響不消除而長(zhǎng)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(bào)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(huì)加速電池片功率衰減，影響組件的正常使用壽命，同時(shí)電池片的隱裂會(huì)在機(jī)械載荷下擴(kuò)大，有可能導(dǎo)致開路性破壞，隱裂還可能會(huì)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(duì)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(duì)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?yàn)榭雌饋硐袷俏伵Ｅ肋^之后留下的痕跡，俗稱蝸牛紋。
 

產(chǎn)生原因：主要由三個(gè)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(kuò)散。在這種狀態(tài)下，陽光照射到電池板上時(shí)，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(huì)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(kuò)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(dá)20家
 

4.功率衰減：
 

光伏組件功率衰減是指隨著光照時(shí)間的增長(zhǎng)，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(huì)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(gè)別電站建成當(dāng)年衰減就高達(dá)30%多。鑒衡認(rèn)證中心檢測(cè)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(dá)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(shì)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(zhǎng)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)。PID現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，會(huì)引起一塊組件功率衰減50%以上，從而影響整個(gè)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(duì)整個(gè)電站運(yùn)行造成影響。
 

常見問題：
 

1.直流拉?。?br />  

在整個(gè)光伏系統(tǒng)中直流側(cè)電壓通常高達(dá)600-1000V，由于光伏組件接頭接點(diǎn)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(huì)導(dǎo)致接觸部分溫度急劇升高，持續(xù)的電弧會(huì)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(xiǎn)、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(huì)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(hù)
 

所謂過/欠壓保護(hù)主要是指電網(wǎng)電壓大幅波動(dòng)，其范圍超過CQC并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過欠壓閥值時(shí)，逆變器需要停機(jī)，并指示出相應(yīng)停機(jī)原因。過/欠壓保護(hù)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(hù)是并網(wǎng)要求中的重要部分之一，保護(hù)功能不合格，嚴(yán)重情況下會(huì)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(fèi)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(huì)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(gè)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(hù)項(xiàng)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(gè)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(hù)”項(xiàng)目不合格、2批次“諧波和波形畸變”項(xiàng)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(gè)發(fā)電裝置卻不能檢測(cè)到或根本沒有相應(yīng)檢測(cè)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(gè)防孤島功能的逆變器，但是這個(gè)逆變器也存在百分之零點(diǎn)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(duì)檢修人員的生命就會(huì)造成嚴(yán)重威脅。
 

5.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確
 

逆變器監(jiān)測(cè)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(shí)。
 

據(jù)媒體報(bào)道，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%。
 

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(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。