并网光伏系统可靠性研究

并网光伏系统可靠性研究——住宅、兆瓦级系统InternationalEnergyAgency(IEA)概论组件性能提升，大多数能够保证20年使用寿命，系统中的每年只有0.01%组件出现问题，但接线盒、组件遮挡和灰尘也是影响系统正常运作因素电气元件性能：整个系统持久运行关注的焦点，逆变器、连接装置措施每年定期检查组件方阵，定时清洗方阵中组件每月检查电气设备运行状况数据采集德国：千个屋顶计划、学校PV系统日本：住宅PV系统澳大利亚兆瓦级系统中的问题—住宅系统Thefailureratedecreasedbyapprox.5.5%peryearinGermanyandbyabout4%inJapan.theinverterwasbyfarthemosttroublesomecomponent.目前，逆变器技术的进步使得这方面出现的问题逐步减少。系统中四大常见问题逆变器失效（归咎于其技术在光伏上的应用不成熟）组件功率远低于其标称功率组件方阵被障碍物（树，突出建筑物）遮挡直流设备（开关，电缆，过压保护电路）系统设计缺陷逆变器与方阵功率匹配问题•Powerlimitationbyinvertertokeepupperlimitforlinevoltage•PartialshadinginPVawningsbyupperrows•PVgeneratoroperatingvoltagebelowinverterinputwindow•Powerlossduetoundersizedinverter大面积组件的热斑问题这时的旁路二极管没有起作用，阴影的程度—没有达到二极管的反向导通电压，这时产生的热斑效应虽然不足以对组件造成破坏，但长期处于这种状态的电池组件会遭到明显的损坏。组件安装问题组件安装电缆机械强度不够接线连接点松动接线盒中二极管散热问题Looseorbrokenconnectionscanbecausedbypoorworkmanshipduringinstallation.接线盒连接点被腐蚀4系统运行中的问题4.1组件被污染（与安装地点有关）在屋顶安装的系统组件污染对功率输出的影响在2%以下较严重的污染使得系统功率输出减少高达18%大雨可以作为一种清洗手段—灰尘、花粉可以被冲掉，但粘性物质很难利用雨水清洗鸟粪安装倾斜角度较小的组件—大量污染物容易聚集在底边边框（Fig14），而无装框的组件则不会出现这种状况（Fig15）对于倾斜组件底边边框聚集大量污染物，采用四分之三边框加以解决，图Fig17污染物不会聚集在底边边框，雨水可以自由地流下空气中的废气——酸性物质对组件的腐蚀污染很难除掉雷电袭击目前，系统遭受雷电破坏没有直接的报告，但在雷电后逆变器发生问题的机率会大些极端环境——北极、高山、暴风雪安装的坚固性——支架、接点组件的机械强度（玻璃和边框）——抗风、雪、冰雹的能力组件——标准组件寿命逆变器——最容易出问题，但随着技术革新，其发生几率正逐步下降逆变器易遭到并网系统中浪涌电压的破坏AremarkableinverterlifetimeisreportedfromSweden:aHELIONETICSinverterwasinoperationfrom1984until2000withoutanytrouble.Itwasstillfunctioningproperly,wheniteventuallywasreplacedbyanewinvertertypeduringsystemrenovationin2000.总结——建议1、技术进步，逆变器能够无故障正常运行十年2、组件的故障率每年低于0.01%使用20年组件出现的问题研究——背板黄变ColourschangesYellowingofmodules.representsthemostevidentvisualdefect.Itappearson98%oftheplantmodules(doublethepercentagefrom1985[3])and,forthe63%ofpanels,itstronglycoverstheirentirebackgroundtedlar.Inordertoseeifthisyellowingeffectstheoutputofthemodulesthespectralresponseofbothanon-yellowedandheavilyyellowedmoduleweremeasured.Theresultsindicatethattheyellowinghaslittleeffectontheirperformance,withthemismatchfactorsbeingpracticallyidentical(0.9994non-yellowedand0.9993heavilyyellowed).组件外部材料黄变（背板），对组件输出功率几乎没有影响？使用20年组件出现的问题研究——胶膜EVA脱层（气泡问题）在潮湿与干燥环境下此种情况对组件的绝缘性能没有影响。绝缘测试是否高压？尤其发生在电池片正面上的气泡对组件输出功率有较大影响使用20年组件出现的问题研究——电池片裂片、接线端氧化组件出现电池片部分裂片，同块组件中出现少量这种情况对其性能没有影响组件接线盒的引出线接线端氧化，使得接触电阻变大，影响其输出性能。使用20年组件出现的问题研究——红外分析出现热斑组件中有24%比率其接线盒背面的电池片温度要比其它电池片至少高出4℃热斑现象产生直接结果输出功率的下降，例如有文章报道可降低29%使用20年后组件输出功率分析户外使用15年后组件高温高湿测试6000hoursofdampheat(85°Cand85%r.h.)provokedverydarkyellowingofthemodulebackgroundandtedlarbacksheetdetachment(seePicture3).Theseparationofthebacksheetlayers,whichexposedthealuminiumfoil,mightconstituteanelectricalsafetyhazard.However,theelectricalpoweroutputofthemoduleremained组件的电场中性能测试clearlyvisibleinFigure3istheseasonalvariationofplantenergyproduction,whichisstronglyinfluencedbyambienttemperaturedefectdistributionbetweenpositiveandnegativesub-fields