光伏电站常见故障原因分析

错误接线图
故障现象：1、烧保险丝。
• 经检测，保险丝的电阻为无穷大（断路）。
• 2、防雷模块损坏。经检测，浪涌保护器已 经被击穿，造成其中三相电中的其中一相 线路与地线之间电阻为780欧姆。
浪涌保护器短路造成 短路使保险丝熔断 浪涌保护器的第二个 模块被击穿。
解决办法
• 更换保险丝和浪涌保护器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
污渍、灰尘遮挡
• 在所有影响光伏电站整体发电能力的各种因素中，灰尘是第一大杀手 。灰尘光伏电站的影响主要有：通过遮蔽达到组件的光线，从而影响 发电量;影响散热，从而影响转换效率;具备酸碱性的灰尘长时间沉积 在组件表面，侵蚀板面造成板面粗糙不平，有利于灰尘的进一步积聚 ，同时增加了阳光的漫反射。所以组件需要不定期擦拭清洁。 • 污渍和灰尘的遮挡，比较严重，在西部地区灰尘和污渍实际上造成的 衰减是比较大的。抽取比较典型的组串进行测试。在组串清洗前测一 下组串功率，清洗后再测一下组串功率，这两个功率都要给他纠正到 STC下进行比较，可以得到灰尘造成的组串的衰减，这个组串衰减我 们认为他是灰尘遮挡造成的损失。规范里面规定判定条件不应该超过 5%。 • 现阶段光伏电站的清洁主要有，洒水车，人工清洁，机器人三种方式 。
第二章、光伏电站系统发电影响因素统计
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 影响因素 太阳能辐射量 太阳能电池组件倾斜角 太阳能电池组件转化效率 组合损失 灰尘遮挡 温度特性 直流线路损失 交流线路、变压器损失 逆变器效率、MPPT偏离 阴影、积雪遮挡 2%+ 3% 2% 组件衰减损失 4.2% 包含在辐射损失中 备注 4%
• 那么影响光伏电站发电量有哪些因素?
光伏发电系统效率分析
• 光伏阵列效率η1 ：是光伏阵列在1000 W/m2太阳辐射强度 下实际的直流输出功率与标称功率之比。光伏阵列在能量 转换过程中的损失包括：组件的匹配损失、表面尘埃遮挡 损失、不可利用的太阳辐射损失、温度影响、最大功率点 跟踪精度、及直流线路损失等，取效率86%计算。 • 逆变器转换效率η2 ：是逆变器输出的交流电功率与直流输 入功率之比，取逆变器效率97%计算。 • 交流并网效率η3 ：是从逆变器输出，至交流配电柜，再至 用户配电室变压器10 KV高压端，主要是升压变压器和交 流线缆损失，按96%计算。
有些组件由于边缘的边框容易积灰造成了组件的 遮挡，当灰积到一定程序时，组件的功率会明显 下降。
阴影遮挡分析
图例
第三章、光伏电站故障统计和分析
多晶组件-闪电纹
接线盒损坏
MC插头断开
电池板松动
连接头断裂，导致 整个组串不发电
电气短路
1、故障原因：交流配电柜进线端接线错误，把相线与零线对调了。
正确接线图
解决办法
• 检查组件的连接线，特别注意连接线与支架接触的地方，找出与支架 连接的导线， • 接地连续性也是很重要，对汇流箱、组件和逆变器每个关键设备的接 地连续性进行测试。判定条件接触电阻不高于100毫欧，且保证其他 地电阻不高于4欧姆。
故障四、组串开路电压异常
直流汇流箱编号
1#
2#
5#
8#
9#
1、光伏电站发电量影响因素分析
• 1、太阳辐射量 • 太阳能电池组件是将太阳能转化为电能的装置，光照辐射强度直接影 响着发电量。各地区的太阳能辐射量数据可以通过NASA气象资料查询 网站获取，也可以借助光伏设计软件例如PV-SYST、RETScreen得到。 • 1.2、太阳能电池组件的倾斜角度 • 从气象站得到的资料，一般为水平面上的太阳辐射量，换算成光伏阵 列倾斜面的辐射量，才能进行光伏系统发电量的计算。最佳倾角与项 目所在地的纬度有关。大致经验值如下： • A、纬度0°～25°，倾斜角等于纬度 • B、纬度26°～40°，倾角等于纬度加5°～10° • C、纬度41°～55°，倾角等于纬度加10°～15°
组串1的开压/V
组串2的开压/V 组串3的开压/V
436
490 470
475
480 367
485
471 396
488
492 465
281
305 314
以上是各个组串的开路电压，共有9个汇流箱，每个 汇流箱里有3个组串，各个组串的开路电压有差异的 原因是：1、测量时太阳辐照度不同，开路电压有较 小（一般不会超过5%）的差别；2、组串中某块组件 的旁路二极管损坏或者组件损坏。3、通讯（板）故 障。
解决办法：
• 用万用表电压档测量逆变器直流输入电压。电压正常时， 总电压是各组件电压之和。如果没有电压，依次检测直流 开关，接线端子，电缆接头，组件等是否正常。如果有多 路组件，要分开单独接入测试。 • 如果逆变器是正常使用一段时间后发生，检查以上因素没 有发现原因，则是逆变器硬件电路发生故障，需联系设备 厂家处理。
6阴影、积雪遮挡
• 在分布式电站中，周围如果有高大建筑物，会对组件造成 阴影，设计时应尽量避开。根据电路原理，组件串联时， 电流是由最少的一块决定的，因此如果有一块有阴影，就 会影响这一路组件的发电功率。 • 当组件上有积雪时，也会影响发电，必须尽快扫除。 • 后期遮挡，如果电站建设初期周边没有树木或有小树，当 时是不遮挡的，但长大后导致遮挡。
故障现象：逆变器屏幕没有显示
故障分析：没有直流输入，逆变器LCD是由直流供电的。
现象
• 逆变器停止工作或者并网配 电柜中的交流断路器跳闸。 • 这两种现象都比较常见，公 司30kwp、50kwp逆变器都出 现过。 • 内部器件老化，逆变器内部 通风不畅，外部高温导致逆 变器电子器件工作在高温环 境，加速电子器件老化故障。
双向计量电表
10kwp逆变 器接线端子
故障：逆变器木桶效应导致的功率突降
• • 木桶效应(如下图)。 在并网逆变系统中，组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟 踪功能(MPPT)不能监控到每一路组件的运行情况，因此不可能使每一路组件 都处于最佳工作点，当有一块组件发生故障或者被阴影遮挡，会影响整个系 统的发电效率。所以当电池组件受到遮挡时，集中型电站会受到较大的影响 ，组串型电站只有被遮挡的一串对应的一路MPPT受到影响。 在正常情况下，各个组件之间的安装间距，安装角度各异，一天中一定时间 内不可避免会产生局部遮挡，特别是早晚时刻太阳高度角较低的时候，或者 出现一些植被遮挡一些电池片。若一个500KW方阵的电池板使用一路MPPT来 跟踪，会损失一定的发电量。 该情况同样适用于当电池组件发生脏污、阴影、老化、升温、热斑的情况下 。
组合损失—串并联损失（做故障分析）
组串是由组件串联起来的，一个组串有20个组件，串联造成的损失测量的方法是把这 个组串断开以后，每一块组件都进行测量它的功率，就是I-V曲线测量它的功率。把之 合算出来，把整个组串联再测一下他的功率，你这个功率和每一个组件的功率之差， 得到了差值，再配上他整个组件功率之和就可以得到串联损失。 • 组串的并联，一个汇流箱有很多组串，8-16个组串应该完全一样，不一样的话就会造 成损失（木桶效应）。造成MPPT偏离都是有可能发生的，测量方法是把汇流箱断开之 后，每一个组串都测量I-V，再测量一下总的汇流箱的I-V，然后得出一个偏差。这个组 串的并联损失不应该超过2%。另外多个汇流箱，每一个汇流箱并联之后也应该是一样 ，不一样也会造成损失，这个跟上面的测试方法一样判定不应该超过2%。 • 另外一个损失就是组串的MPPT偏离，组串应该工作在最大功率点的情况是最好的。往 往他偏离了，就会造成功率损失，测量的时候把每一个组串每一个组件功率都测量完 了之后再测组件工作组的功率，都要修正到STC下进行比较，然后得到MPPT偏离的损失 ，不应该超过2%。 措施 • • • 1)应该在电站安装前严格挑选电流一致的组件串联。 2)组件的衰减特性尽可能一致。
组件功率的衰减
• 抽取一个组串，这个组串里头每一个组件都要进行测试， 首先对清洁干净之后的组件进行I-V测试，测试他的功率。 这个功率和他标准功率进行比较，得到他的衰减率。 • 判定条件是这样的，多晶硅组件在一年内它的衰减不应该 超过2.5%，两年内衰减不超过3.2%，单晶硅组件一年内 不超过3%，两年内不超过4.2%。这是判定条件。
3温度特性
• 温度上升1℃，晶体硅太阳电池：最大输出功率下降0.04% ，开路电压下降0.04%(-2mv/℃)，短路电流上升0.04%。 为了减少温度对发电量的影响，应该保持组件良好的通风 条件。
温度对光伏组件的影响
线路、变压器损失
• 系统的直流、交流回路的线损要控制在5%以内。为此，设 计上要采用导电性能好的导线，导线需要有足够的直径。 系统维护中要特别注意接插件以及接线端子是否牢固。 • 直流线损从组件、组串到汇流箱到逆变器，光伏组串汇流 箱，我们测的时候选择一隔离汇流箱最近、中等、最远三 个距离的导线来进行测量。汇流箱到逆变器电缆也是选择 一个最长，一个中间，一个最短的距离，对他的直流线损 进行测试。 • 交流线损也是这样测的。交流线损是从逆变器到变压器， 到并网点之间的线损，判定依据不应该大于1.5%。
光伏电站常见故障原因及解决措施
设备＆工程部：liyf 2015.6.12
第一章、概述
• • • •
光伏电站发电量计算方法： 理论年发电量=年平均太阳辐射总量*电池总面积*光电转换效率； 但由于各种因素的影响，光伏电站发电量实际上并没有那么多； 实际年发电量=理论年发电量*实际发电效率；
• 性能比（ PR ）=交流端的发电量/理想状态的直流发电量；
5逆变器效率
• 逆变器由于有电感、变压器和IGBT（绝缘栅双极型晶体管 ）、MOSFET（金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金 氧半场效晶体管）等功率器件，在运行时，会产生损耗。 一般组串式逆变器效率为97-98%，集中式逆变器效率为 98%，变压器效率为99%。 • 中国效率≥96%；逆变器的MPPT 效率应≥ 98%
倾斜角损失--最佳朝向
1.3、太阳能电池组件转化效率
• 1.4、系统损失和所有产品一样，光伏电站在长达25年的寿命周期中， 组件效率、电气元件性能会逐步降低，发电量随之逐年递减。除去这 些自然老化的因素之外，还有组件、逆变器的质量问题，线路布局、 灰尘、串并联损失、阴影遮挡、线缆损失等多种因素。 • 一般光伏电站的财务模型中，系统发电量三年递减约5%，20年后发电 量递减到80%。 • 在2015年《并网光伏电站性能监测与质量评估技术规范（申请备案 稿）》中，光伏电站衰减标准： 多晶硅组件：≤2.55/1y，≤3.2/2y 单晶硅组件：≤3.0/1y，≤4.2/2y 薄膜组件：≤5%/y 1年后每年衰减率不高于0.7%，项目全生命周期内衰减 率不高于20%。
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•
木桶效应
故障原因：接地故障
光伏组串中间某一块组件的连接线与光伏支架连接了。有可 能是电缆的绝缘层损坏造成的。组件标称的开路电压是40V。 此光伏组串共有9块组件，从检测的数据看可能是第4块与第 5块组件之间的连接线与支架连接。
故障检测
组串两端的电压正常
负极对地的电压异常
正极对地的电压为142V，也不正常。正常的电压应该 在2V左右，而且是不稳定的。
原因分析：。
• (1)组件电压不够逆变器工作电压是150V到800V，低于150V时，逆变 器不工作；组件电压和太阳能辐照度有关。 • (2)PV输入端子接反，PV端子有正负两极，要互相对应，不能和别的组 串接反。 • (3)直流开关没有合上。 • (4)组件串联时，某一个接头没有接好。 • (5)有一组件短路，造成其它组串也不能工作。
阴影遮挡
灰尘和阴影遮挡
当同一组串中的某片太阳 电池输出电流明显小于其 他太阳电池输出电流时， 这片太阳电池会成为负载 被其他太阳电池片反向充 电而发热，严重时将损坏 太阳电池和封装材料。造 成太阳电池输出电流明显 减小的原因主要有遮挡、 太阳电池局部短路和太阳 电池局部杂质过高等原因。
通过红外热成像 （Infrared Thermography）可以检测 光伏组件是否存在热斑现 象。
光伏电站主检测显示
逆变器监测显示
汇流箱
通讯控制板
汇流箱内部图 直流断路器 防雷器
熔 断 器
逆变器内部图
汇流箱故障
进线孔没有防火堵泥
汇流箱门空隙大
光伏配电房
100 kwp 逆 变 器
直 流 配 电 柜
环境检测仪
环境检测设备放置不水平，影响测量准确性 表面污渍，影响测量准确性 数据采集器
逆变器显示屏