高溫來(lái)勢(shì)洶洶，光伏電站如何應(yīng)對(duì)【古瑞瓦特太陽(yáng)能逆變器】
近期高溫天氣頻發(fā)，多地日最高氣溫可達(dá)37~39℃，部分地區(qū)超過(guò)40℃。過(guò)高的溫度不僅導(dǎo)致發(fā)電量下降，還會(huì)嚴(yán)重影響光伏組件的運(yùn)行狀態(tài)和使用壽命，引起光伏組件、電纜、逆變器等電器設(shè)備的電機(jī)線圈漆包線絕緣性能下降、電纜絕緣軟化甚至融化，導(dǎo)致電路短路打火，引起光伏發(fā)電站火災(zāi)，危害人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。今天，我們就來(lái)詳細(xì)談?wù)劤掷m(xù)高溫給光伏電站帶來(lái)的損害和光伏電站的應(yīng)對(duì)措施。
01高溫對(duì)光伏電站各項(xiàng)設(shè)備的影響
一、對(duì)光伏組件的影響1、導(dǎo)致光伏組件輸出功率下降
夏天盡管擁有充足的太陽(yáng)輻射，卻并不是光伏組件發(fā)電量最高的季節(jié)。主要是因?yàn)楣夥M件是一種具有負(fù)溫特性的半導(dǎo)體器件，受溫度的影響大。光伏組件一般有3個(gè)溫度系數(shù)：最大功率、開(kāi)路電壓、短路電流。當(dāng)溫度升高時(shí)，光伏組件的輸出功率會(huì)下降，開(kāi)路電壓會(huì)降低。
圖1 市面上某常見(jiàn)組件的參數(shù)
由圖1可知，光伏組件的最大功率(Pmax)溫度系數(shù)為-0.35%/℃，即溫度越高，光伏組件的發(fā)電量越低，理論上面是溫度每升高一度，發(fā)電量降低在-0.35%左右。也就是說(shuō)，溫度越高，光伏組件的輸出功率會(huì)越低。
圖2在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件(STC下)，不同溫度下，組件vs電壓的曲線圖
由圖2可知，在同一輻照度下，功率隨溫度的升高而降低。隨著溫度升高，開(kāi)路電壓也會(huì)顯著降低，光伏組件的最大輸出功率(Pmpp)點(diǎn)會(huì)降低，影響組件性能。組件在溫度10℃時(shí)輸出功率要遠(yuǎn)比在70℃的時(shí)候要高。即光伏電站的安裝地光照條件一般，但年均溫度相對(duì)較低，則發(fā)電量也有可能遠(yuǎn)高于光照較強(qiáng)地區(qū)。
2、熱斑效應(yīng)
組件熱斑效應(yīng)是一種由局部高溫引起的現(xiàn)象。指串聯(lián)支路中部分組件因某些原因被“遮蔽”，不僅無(wú)法產(chǎn)生電量，還會(huì)被當(dāng)做負(fù)載消耗其他支路產(chǎn)生的能量。一旦出現(xiàn)高溫天，局部溫度過(guò)高的情況就會(huì)被加劇，強(qiáng)化熱斑效應(yīng)，直接導(dǎo)致組件電池板老化、損壞的情況。
3、PID效應(yīng)
由于高溫天氣往往也伴隨著潮濕，因此空氣中的大量水蒸氣，會(huì)通過(guò)封邊硅膠或背板進(jìn)入組件內(nèi)部，從而導(dǎo)致組件內(nèi)部大量電荷聚集在電池片表面，造成性能?chē)?yán)重下降。
二、高溫對(duì)電纜和電器絕緣的影響
高溫對(duì)絕緣材料的性能、壽命都有直接負(fù)面的影響。無(wú)論是電機(jī)、變壓器、電感等線圈的漆包線還是各種塑膠線等電線電纜，都對(duì)高溫的耐受能力有限。過(guò)高的工作溫度會(huì)導(dǎo)致絕緣性能下降等問(wèn)題，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致絕緣崩潰，引起短路爆炸或火災(zāi)。
三、高溫對(duì)逆變器等電子設(shè)備的影響
1、光伏電站有逆變器等電子設(shè)備，內(nèi)含大量普通的電子元件、集成電路和大功率開(kāi)關(guān)晶體管。通常，民用級(jí)電子元器件的工作溫度范圍是-35℃～70℃，大部分光伏逆變器的工作溫度為-30～60℃。超出了這個(gè)工作溫度范圍，無(wú)論是普通的電子電路還是集成電路都會(huì)進(jìn)入不穩(wěn)定的狀態(tài)，這種狀態(tài)輕則導(dǎo)致電路設(shè)備停機(jī)，嚴(yán)重的就會(huì)導(dǎo)致電路邏輯混亂設(shè)備損壞。
2、光伏逆變器中會(huì)有大量電解電容，同時(shí)為了平穩(wěn)光伏輸入端的電壓、防止干擾，通常還會(huì)有數(shù)量不等的大容量的電解電容器，這些電容器是非常怕高溫的，高溫會(huì)使電容器內(nèi)部電解質(zhì)逐漸揮發(fā)，導(dǎo)致電容器電容量下降甚至報(bào)廢。
3、光伏逆變器中的大功率晶閘管也是對(duì)高溫很敏感的器件，過(guò)高的溫度會(huì)影響大功率晶閘管的正確運(yùn)行和使用壽命，過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致大功率晶閘管燒毀。
四、高溫對(duì)光伏連接器的影響
目前，光伏發(fā)電組件及組件串之間的連接，匯流箱、逆變器等部件的直流端連接都廣泛采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的MC4接插件。
MC4接插件屬于單芯接插件，具有密封性好，接插方便，檢修、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。但它也有怕高溫、易老化、怕雨水淋浸等缺陷。組件連接器在安裝和使用過(guò)程中要避免陽(yáng)光暴曬、高溫、淋雨等情況，以免造成內(nèi)部接頭、電纜銹蝕老化，造成接觸電阻增加、甚至打火，導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降或造成火災(zāi)事故。一個(gè)小規(guī)模的光伏發(fā)電站里，通常有成百上千個(gè)MC4接插件，它們中的任何一個(gè)的工作狀態(tài)不良，輕則影響直流側(cè)內(nèi)阻增大，導(dǎo)致電站發(fā)電效率下降，重則因接觸不良導(dǎo)致連接器發(fā)熱甚至燒毀連接器，進(jìn)而導(dǎo)致匯流箱和逆變器的燒毀，更嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致大面積火災(zāi)的發(fā)生。
02高溫天氣安裝運(yùn)維注意事項(xiàng)
一、保證空氣流通不管是組件還是逆變器都要保持通風(fēng)，確保空氣可以流通。不要將逆變器安裝在狹小密閉環(huán)境里，如果在同一平面安裝多臺(tái)逆變器時(shí)，需保證每臺(tái)逆變器之間留有足夠的距離，這不僅能保證逆變器通風(fēng)散熱，后期維護(hù)時(shí)也有足夠的操作空間。
圖3多臺(tái)逆變器距離示意圖
二、逆變器避免風(fēng)吹日曬
雖然逆變器防護(hù)等級(jí)為IP66或IP65，但減少逆變器受到風(fēng)吹、日曬、雨淋的機(jī)率，能延長(zhǎng)逆變器的使用壽命。逆變器安裝時(shí)，可選擇安裝在組件底部或者屋檐下。若逆變器安裝在彩鋼瓦屋頂上，建議同步安裝遮陽(yáng)棚，不僅可以遮風(fēng)避雨，還能減少陽(yáng)光直射，降低逆變器溫度，避免由于逆變器過(guò)溫導(dǎo)致的降載，保障發(fā)電效率。
三、科學(xué)清洗組件
夏季高溫情況下，組件清洗要注意溫差問(wèn)題導(dǎo)致組件隱裂，因此需要避開(kāi)高溫時(shí)期，在清晨或傍晚溫度時(shí)間進(jìn)行清洗。
四、注重后期維護(hù)定期檢查必不可少。光伏電站建好后，運(yùn)維萬(wàn)萬(wàn)不能馬虎，特別是在夏季需要定期巡檢，保證設(shè)備的良好散熱及空氣流通，及時(shí)清理掉影響散熱的雜草、遮擋物等。逆變器安裝后還要注重后期的維護(hù)，定期清潔風(fēng)扇、風(fēng)扇罩或者散熱片，保證逆變器的散熱和降溫。通常，逆變器散熱會(huì)采用智能風(fēng)冷技術(shù)，風(fēng)扇會(huì)根據(jù)逆變器的內(nèi)部溫度智能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當(dāng)逆變器在高溫環(huán)境工作時(shí)，智能風(fēng)冷散熱技術(shù)可以有效減少降載機(jī)率，在保證逆變器穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)還能延長(zhǎng)風(fēng)扇使用壽命。另外，逆變器具備風(fēng)扇故障告警功能，運(yùn)維人員在監(jiān)控后臺(tái)就能接收告警信息，快速精準(zhǔn)定位故障，方便運(yùn)維人員及時(shí)排除風(fēng)扇故障，減少發(fā)電損失，保障發(fā)電收益。
