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一种光伏组件热斑案例的深入研究

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一种光伏组件热斑案例的深入研究

发布日期:2017-03-24 00:00 来源:http://www.rohox.cn 点击:

引言

首先,这个案例是作者实际遇到的一个经典案例。客户使用红外相机检测了一个运行四个月的太阳能电站的照片,发现一些发热的组件。在客户发的红外照片热斑组件中,发现四块光伏组件发热与常规的热斑有些区别,如图1所示,其中接线盒和组件其中两串出现温度异常。此批组件是60片多晶电池片组件,功率250W,使用的是卡接式接线盒,非灌胶接线盒。通过深入分析,在去现场之前,推断出来这个现象是由于对应串的汇流条出现接触不好,形成开路状态。到达现场之后,通过测量电压,证实电压只有2/3。进一步开盖检查,发现确实是汇流条没有连接到位。

 QQ图片20170324231543.png

1.通过以下三点推断出结果

1.1同样的环境下,同一组件开路状态比工作状态温度高。

关于这一点,大家可能会觉得很奇怪,不能理解,下面就对此做一个理论上的分析:

首先,对于单片电池片来说,其等效电路图如图2所示,在开路状态下,有光照时,内建电场所分离的光生载流子形成由N区指向P区的光电流即IL,而太阳电池两端出现的光电压即开路电压Voc却产生由P区指向N区的正向结电流ID,稳定光照的时候,光电流恰好等于正向结电流,即ID=IL,所以单片电池片外部尽管是开路,内部也是有电流的,且被单片电池自己本身消耗,转为热能了。

 2.png

其实这个也可以从大的方向,能量守恒去理解,开路时,电池片输出功率为0,光能转为电能,电能又转为热能;工作的时候,一部分光能转为电能输出了,所以开路的温度比工作的时候温度要高。

为了更好的理解,开路时电池片内部电流的示意图,如下图3所示,一个电池片在持续的光照下,电流大小方向跟上面的理论解释相符,此图来自UNSW大学的教材,只是把原图做了一些简化。

 3.png

1.2排除组件对应串有回路。

假如对应串之间有回路,由接线盒发热可知,二极管在工作了,那么这串必然形成一个近似短路的回路,出现的热斑电池一般是一片或者几片,升高的温度不会那么均匀。这个知识点非常关键,也是很多人忽视的地方,因为二极管确实是本身已经正偏了,这样很容易就想到二极管的问题,容易误导大家。只有通过对比常规热斑现象,才能排除对应串有回路,也就是说,对应串必须是开路状态。

1.3接线盒也发热,说明二极管在工作,符合对应串开路时,对应二极管就会启动。

2.现场验证

通过以上,可以得出,对应的汇流条没有接好,第二次去现场更换组件的时候,确认跟推断一致,并使用万用表测试了单片组件电压,开盖前都只有2/3,如图4所示,维修好之后,电压正常,如图5所示。开盖后的其中两个接线盒照片,明显是没有卡接到位,如图6和图7所示。

 4.png

3.重现实验方法

第一步,准备合适的可变散热电阻器,红外相机,万用表,试验组件。

第二步,断开最边上一根汇流条,断开后再测试一下开路电压,保证其断开,并测量一下短路电流。

第三步,连接组件两端到可变散热电阻器,把可变电阻调到3欧姆左右,然后适当调整电阻器,使工作电流调整到短路电流的80%左右。

第四步,放在阳光下暴晒,直到组件温度稳定。

第五步,使用红外相机进行拍照。

4.总结

通过以上的推断,不需把组件进行拆卸下来进行分析,甚至不需要打开盒盖,就推断出组件故障原因。这样做的好处,一个是节省时间,另外一个也是节省拆卸及运输成本,是很有实用价值的一个案例。此外,能够把所学的知识应用到实际中去,也体现了知识的价值。

最后再强调一下,没有正确的连接,带来的不仅仅是影响两串的问题,一些接触不良的电路连接点,甚至会导致电弧起火,这个隐患的风险更大。


相关标签:光伏组件,逆变器,分布式发电

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