分布式光伏電站常見故障原因及解決方案
第一章影響光伏電站發(fā)電量的因素
光伏電站發(fā)電量計(jì)算方法，理論年發(fā)電量=年平均太陽(yáng)輻射總量*電池總面積*光電轉(zhuǎn)換效率,。但由于各種因素的影響，光伏電站發(fā)電量實(shí)際上并沒有那么多，實(shí)際年發(fā)電量=理論年發(fā)電量*實(shí)際發(fā)電效率,。那么影響光伏電站發(fā)電量有哪些因素？以下是我結(jié)合日常的設(shè)計(jì)以及施工經(jīng)驗(yàn),，給大家講一講分布式電站發(fā)電量的一些基礎(chǔ)常識(shí),。
作者簡(jiǎn)介：劉繼茂，深圳晶福源市場(chǎng)部業(yè)務(wù)員,，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子研究生,。1994年開始從事設(shè)備維修和設(shè)計(jì)工作，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作,。研究過國(guó)內(nèi)外100多個(gè)光伏電站運(yùn)行情況,，設(shè)計(jì)過1000多個(gè)并網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的選型,，可靠性設(shè)計(jì),，運(yùn)行維護(hù)有獨(dú)到的理解。
1.1、太陽(yáng)輻射量
太陽(yáng)能電池組件是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,，光照輻射強(qiáng)度直接影響著發(fā)電量,。各地區(qū)的太陽(yáng)能輻射量數(shù)據(jù)可以通過NASA氣象資料查詢網(wǎng)站獲取，也可以借助光伏設(shè)計(jì)軟件例如PV-SYS,、RETScreen得到,。
1.2、太陽(yáng)能電池組件的傾斜角度
從氣象站得到的資料,，一般為水平面上的太陽(yáng)輻射量,，換算成光伏陣列傾斜面的輻射量，才能進(jìn)行光伏系統(tǒng)發(fā)電量的計(jì)算,。最佳傾角與項(xiàng)目所在地的緯度有關(guān),。大致經(jīng)驗(yàn)值如下：
A、緯度0°～25°,，傾斜角等于緯度
B,、緯度26°～40°，傾角等于緯度加5°～10°
C,、緯度41°～55°,，傾角等于緯度加10°～15°
1.3、太陽(yáng)能電池組件轉(zhuǎn)化效率
1.4,、系統(tǒng)損失和所有產(chǎn)品一樣,，光伏電站在長(zhǎng)達(dá)25年的壽命周期中，組件效率,、電氣元件性能會(huì)逐步降低,，發(fā)電量隨之逐年遞減。除去這些自然老化的因素之外,，還有組件,、逆變器的質(zhì)量問題，線路布局,、灰塵,、串并聯(lián)損失、線纜損失等多種因素,。
一般光伏電站的財(cái)務(wù)模型中,，系統(tǒng)發(fā)電量三年遞減約5%，20年后發(fā)電量遞減到80%,。
1.4.1組合損失
凡是串聯(lián)就會(huì)由于組件的電流差異造成電流損失,；并聯(lián)就會(huì)由于組件的電壓差異造成電壓損失；而組合損失可達(dá)到8%以上,，中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定小于10%,。
因此為了減低組合損失,，應(yīng)注意：
1）應(yīng)該在電站安裝前嚴(yán)格挑選電流一致的組件串聯(lián)。
2）組件的衰減特性盡可能一致,。
1.4.2灰塵遮擋
在所有影響光伏電站整體發(fā)電能力的各種因素中,，灰塵是第一大殺手?；覊m光伏電站的影響主要有：通過遮蔽達(dá)到組件的光線,，從而影響發(fā)電量；影響散熱,，從而影響轉(zhuǎn)換效率,；具備酸堿性的灰塵長(zhǎng)時(shí)間沉積在組件表面，侵蝕板面造成板面粗糙不平,，有利于灰塵的進(jìn)一步積聚,，同時(shí)增加了陽(yáng)光的漫反射。所以組件需要不定期擦拭清潔,。
現(xiàn)階段光伏電站的清潔主要有,，灑水車，人工清潔,，機(jī)器人三種方式,。
1.4.3溫度特性
溫度上升1℃，晶體硅太陽(yáng)電池：最大輸出功率下降0.04%,，開路電壓下降0.04%（-2mv/℃）,，短路電流上升0.04%。為了減少溫度對(duì)發(fā)電量的影響,，應(yīng)該保持組件良好的通風(fēng)條件,。
1.4.4線路、變壓器損失
系統(tǒng)的直流,、交流回路的線損要控制在5%以內(nèi),。為此，設(shè)計(jì)上要采用導(dǎo)電性能好的導(dǎo)線,，導(dǎo)線需要有足夠的直徑,。系統(tǒng)維護(hù)中要特別注意接插件以及接線端子是否牢固,。
1.4.5逆變器效率
逆變器由于有電感,、變壓器和IGBT、MOSFET等功率器件,，在運(yùn)行時(shí),，會(huì)產(chǎn)生損耗。一般組串式逆變器效率為97-98%,，集中式逆變器效率為98%,，變壓器效率為99%。
1.4.6陰影、積雪遮擋
在分布式電站中,，周圍如果有高大建筑物,，會(huì)對(duì)組件造成陰影，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避開,。根據(jù)電路原理,，組件串聯(lián)時(shí)，電流是由最少的一塊決定的,，因此如果有一塊有陰影,，就會(huì)影響這一路組件的發(fā)電功率。
當(dāng)組件上有積雪時(shí),，也會(huì)影響發(fā)電,，必須盡快掃除。
第2章分布式光伏電站常見故障
2.1,、故障現(xiàn)象：逆變器屏幕沒有顯示
故障分析：沒有直流輸入,，逆變器LCD是由直流供電的。
可能原因：
（1）組件電壓不夠,。逆變器工作電壓是100V到500V,，低于100V時(shí)，逆變器不工作,。組件電壓和太陽(yáng)能輻照度有關(guān),，
（2）PV輸入端子接反，PV端子有正負(fù)兩極,，要互相對(duì)應(yīng),，不能和別的組串接反。
（3）直流開關(guān)沒有合上,。
（4）組件串聯(lián)時(shí),，某一個(gè)接頭沒有接好。
（5）有一組件短路,，造成其它組串也不能工作
解決辦法：用萬用表電壓檔測(cè)量逆變器直流輸入電壓,。電壓正常時(shí)，總電壓是各組件電壓之和,。如果沒有電壓,，依次檢測(cè)直流開關(guān)，接線端子,，電纜接頭,，組件等是否正常。如果有多路組件,，要分開單獨(dú)接入測(cè)試,。
如果逆變器是使用一段時(shí)間,，沒有發(fā)現(xiàn)原因，則是逆變器硬件電路發(fā)生故障,，請(qǐng)聯(lián)系我公司售后,。
2、故障現(xiàn)象：逆變器不并網(wǎng),。
故障分析：逆變器和電網(wǎng)沒有連接,。
可能原因：
（1）交流開關(guān)沒有合上。
（2）逆變器交流輸出端子沒有接上
（3）接線時(shí),，把逆變器輸出接線端子上排松動(dòng)了,。
解決辦法：用萬用表電壓檔測(cè)量逆變器交流輸出電壓，在正常情況下,，輸出端子應(yīng)該有220V或者380V電壓,，如果沒有，依次檢測(cè)接線端子是否有松動(dòng),，交流開關(guān)是否閉合,，漏電保護(hù)開關(guān)是否斷開。
3,、PV過壓：
故障分析：直流電壓過高報(bào)警
可能原因：組件串聯(lián)數(shù)量過多,，造成電壓超過逆變器的電壓。
解決辦法：因?yàn)榻M件的溫度特性,，溫度越低,，電壓越高。單相組串式逆變器輸入電壓范圍是100-500V,，建議組串后電壓在350-400V之間,，三相組串式逆變器輸入電壓范圍是250-800V，建議組串后電壓在600-650V之間,。在這個(gè)電壓區(qū)間,，逆變器效率較高，早晚輻照度低時(shí)也可發(fā)電,，但又不至于電壓超出逆變器電壓上限,，引起報(bào)警而停機(jī)。
4,、隔離故障：
故障分析：光伏系統(tǒng)對(duì)地絕緣電阻小于2兆歐,。
可能原因：太陽(yáng)能組件，接線盒,，直流電纜,，逆變器，交流電纜,，接線端子等地方有電線對(duì)地短路或者絕緣層破壞,。PV接線端子和交流接線外殼松動(dòng)，導(dǎo)致進(jìn)水,。
解決辦法：斷開電網(wǎng),，逆變器，依次檢查各部件電線對(duì)地的電阻,，找出問題點(diǎn),，并更換。
5,、漏電流故障：
故障分析：漏電流太大,。
解決辦法：取下PV陣列輸入端，然后檢查外圍的AC電網(wǎng),。
直流端和交流端全部斷開,，讓逆變器停電30分鐘以上，如果自己能恢復(fù)就繼續(xù)使用,，如果不能恢復(fù),，聯(lián)系售后技術(shù)工程師。
6,、電網(wǎng)錯(cuò)誤：
故障分析：電網(wǎng)電壓和頻率過低或者過高,。
解決辦法：用萬用表測(cè)量電網(wǎng)電壓和頻率，如果超出了,，等待電網(wǎng)恢復(fù)正常,。如果電網(wǎng)正常，則是逆變器檢測(cè)電路板發(fā)電故障,，請(qǐng)把直流端和交流端全部斷開,，讓逆變器停電30分鐘以上，如果自己能恢復(fù)就繼續(xù)使用,，如果不能恢復(fù),，就聯(lián)系售后技術(shù)工程師。
7,、逆變器硬件故障：分為可恢復(fù)故障和不可恢復(fù)故障
故障分析：逆變器電路板,，檢測(cè)電路，功率回路,，通訊回路等電路有故障,。
解決辦法：逆變器出現(xiàn)上述硬件故障，請(qǐng)把直流端和交流端全部斷開,，讓逆變器停電30分鐘以上,，如果自己能恢復(fù)就繼續(xù)使用，如果不能恢復(fù),，就聯(lián)系售后技術(shù)工程師,。
8,、系統(tǒng)輸出功率偏小：達(dá)不到理想的輸出功率
可能原因：影響光伏系統(tǒng)輸出功率因素很多,，包括太陽(yáng)輻射量,，太陽(yáng)電池組件的傾斜角度，灰塵和陰影阻擋,，組件的溫度特性,，詳見第一章。
因系統(tǒng)配置安裝不當(dāng)造成系統(tǒng)功率偏小,。常見解決辦法有：
（1）在安裝前,，檢測(cè)每一塊組件的功率是否足夠。
（2）根據(jù)第一章,，調(diào)整組件的安裝角度和朝向,；
（3）檢查組件是否有陰影和灰塵。
（4）檢測(cè)組件串聯(lián)后電壓是否在電壓范圍內(nèi),，電壓過低系統(tǒng)效率會(huì)降低,。
（5）多路組串安裝前，先檢查各路組串的開路電壓,，相差不超過5V,，如果發(fā)現(xiàn)電壓不對(duì)，要檢查線路和接頭,。
（6）安裝時(shí),，可以分批接入，每一組接入時(shí),，記錄每一組的功率,，組串之間功率相差不超過2%。
（7）安裝地方通風(fēng)不暢通,，逆變器熱量沒有及時(shí)散播出去,，或者直接在陽(yáng)光下曝露，造成逆變器溫度過高,。
（8）逆變器有雙路MPPT接入,，每一路輸入功率只有總功率的50%。原則上每一路設(shè)計(jì)安裝功率應(yīng)該相等,，如果只接在一路MPPT端子上,，輸出功率會(huì)減半。
（9）電纜接頭接觸不良,，電纜過長(zhǎng),，線徑過細(xì)，有電壓損耗，最后造成功率損耗,。
（10）并網(wǎng)交流開關(guān)容量過小,，達(dá)不到逆變器輸出要求。
9,、交流側(cè)過壓
電網(wǎng)阻抗過大,，光伏發(fā)電用戶側(cè)消化不了,，輸送出去時(shí)又因阻抗過大,，造成逆變器輸出側(cè)電壓過高，引起逆變器保護(hù)關(guān)機(jī),，或者降額運(yùn)行,。
常見解決辦法有：
（1）加大輸出電纜，因?yàn)殡娎|越粗,，阻抗越低,。
（2）逆變器靠近并網(wǎng)點(diǎn)，電纜越短,，阻抗越低
附錄：并網(wǎng)逆變器交流輸出電纜和交流輸出斷路器的選型表
以深圳晶福源公司逆變器為例
交流電纜長(zhǎng)度大于50米,，往上選擇大一型號(hào)。如JSI-5000TL,，交流長(zhǎng)度短于50米,，可以使用2.5平方的電纜，在50-100米之間,，要用4平方,，長(zhǎng)度大于100米，要用6平方,。