分布式光伏电站常见故障原因及解决方案

 世纪新能源网专栏作家：刘继茂专栏地址：http://www.ne21.com/special/show-59.html作者简介：，深圳晶福源市场部业务员，哈尔滨工业大学电力电子研究生。1994年开始从事设备维修和设计工作，2008年开始从事逆变器研发和光伏系统设计工作。研究过国内外100多个光伏电站运行情况，设计过1000多个并网和离网系统，对设备的选型，可靠性设计，运行维护有独到的理解。 更多内容请参考作者的小店：http://shop58660964.taobao.com/。第一章 影响光伏电站发电量的因素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。那么影响光伏电站发电量有哪些因素？以下是我结合日常的设计以及施工经验，给大家讲一讲分布式电站发电量的一些基础常识。1.1、 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-SYS、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°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、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%。1.4.1组合损失凡是串联就会由于组件的电流差异造成电流损失；并联就会由于组件的电压差异造成电压损失；而组合损失可达到8%以上，中国工程建设标准化协会标准规定小于10%。因此为了减低组合损失，应注意：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。1.4.2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。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。1.4.3 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。1.4.4 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。1.4.5 逆变器效率逆变器由于有电感、变压器和IGBT、MOSFET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%。4.6 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。更多内容请参考我的小店：http://shop58660964.taobao.com/。第2章 分布式光伏电站常见故障2.1、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。可能原因：（1）组件电压不够。逆变器工作电压是100V到500V，低于100V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。如果逆变器是使用一段时间，没有发现原因，则是逆变器硬件电路发生故障，请联系我公司售后。2、故障现象：逆变器不并网。故障分析：逆变器和电网没有连接。可能原因：（1）交流开关没有合上。（2）逆变器交流输出端子没有接上（3）接线时，把逆变器输出接线端子上排松动了。解决办法：用万用表电压档测量逆变器交流输出电压，在正常情况下，输出端子应该有220V或者380V电压，如果没有，依次检测接线端子是否有松动，交流开关是否闭合，漏电保护开关是否断开。3、PV过压：故障分析：直流电压过高报警可能原因：组件串联数量过多，造成电压超过逆变器的电压。解决办法：因为组件的温度特性，温度越低，电压越高。单相组串式逆变器输入电压范围是100-500V，建议组串后电压在350-400V之间，三相组串式逆变器输入电压范围是250-800V，建议组串后电压在600-650V之间。在这个电压区间，逆变器效率较高，早晚辐照度低时也可发电，但又不至于电压超出逆变器电压上限，引起报警而停机。4、隔离故障： 故障分析：光伏系统对地绝缘电阻小于2兆欧。可能原因：太阳能组件，接线盒，直流电缆，逆变器，交流电缆，接线端子等地方有电线对地短路或者绝缘层破坏。PV接线端子和交流接线外壳松动，导致进水。解决办法：断开电网，逆变器，依次检查各部件电线对地的电阻，找出问题点，并更换。5、漏电流故障： 故障分析：漏电流太大。解决办法：取下PV阵列输入端，然后检查外围的AC电网。直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，联系售后技术工程师。6、电网错误：故障分析：电网电压和频率过低或者过高。解决办法：用万用表测量电网电压和频率，如果超出了，等待电网恢复正常。如果电网正常，则是逆变器检测电路板发电故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系售后技术工程师。7、逆变器硬件故障：分为可恢复故障和不可恢复故障故障分析：逆变器电路板，检测电路，功率回路，通讯回路等电路有故障。解决办法：逆变器出现上述硬件故障，请把直流端和交流端全部断开，让逆变器停电30分钟以上，如果自己能恢复就继续使用，如果不能恢复，就联系售后技术工程师。8、系统输出功率偏小：达不到理想的输出功率可能原因：影响光伏系统输出功率因素很多，包括太阳辐射量，太阳电池组件的倾斜角度，灰尘和阴影阻挡，组件的温度特性，详见第一章。因系统配置安装不当造成系统功率偏小。常见解决办法有：（1）在安装前，检测每一块组件的功率是否足够。（2）根据第一章，调整组件的安装角度和朝向；（3）检查组件是否有阴影和灰尘。（4）检测组件串联后电压是否在电压范围内，电压过低系统效率会降低。（5）多路组串安装前，先检查各路组串的开路电压，相差不超过5V，如果发现电压不对，要检查线路和接头。（6）安装时，可以分批接入，每一组接入时，记录每一组的功率，组串之间功率相差不超过2%。（7）安装地方通风不畅通，逆变器热量没有及时散播出去，或者直接在阳光下曝露，造成逆变器温度过高。（8）逆变器有双路MPPT接入，每一路输入功率只有总功率的50%。原则上每一路设计安装功率应该相等，如果只接在一路MPPT端子上，输出功率会减半。（9）电缆接头接触不良，电缆过长，线径过细，有电压损耗，最后造成功率损耗。（10）并网交流开关容量过小，达不到逆变器输出要求。9、交流侧过压电网阻抗过大，光伏发电用户侧消化不了，输送出去时又因阻抗过大，造成逆变器输出侧电压过高，引起逆变器保护关机，或者降额运行。常见解决办法有：（1）加大输出电缆，因为电缆越粗，阻抗越低。（2）逆变器靠近并网点，电缆越短，阻抗越低附录：并网逆变器交流输出电缆和交流输出断路器的选型表以深圳晶福源公司逆变器为例交流电缆长度大于50米，往上选择大一型号。如JSI-5000TL，交流长度短于50米，可以使用2.5平方的电缆，在50-100米之间，要用4平方，长度大于100米，要用6平方。