光伏电站安全问题
本文摘要:7月27日,台北市出现摄氏38 5度高温。位于公馆的自来水园区于下午2点左右失火,经勘查发现是园区内的屋顶型太阳能板起火,起火原因初步判断是过热导致电线走火。据统计,27日的火灾烧毁了35片组件,损失约新台币300万元。

  7月27日,台北市出现摄氏38.5度高温。位于公馆的自来水园区于下午2点左右失火,经勘查发现是园区内的屋顶型太阳能板起火,起火原因初步判断是过热导致电线走火。据统计,27日的火灾烧毁了35片组件,损失约新台币300万元。但幸好没有造成任何伤亡。为求安全,系统已于失火时停止运转。


 

  去年,苹果公司一直引以为傲的位于亚利桑那Mesa的工厂屋顶突然起火,现场浓烟四起,光伏组件被烧毁。这批组件是美国碲化镉薄膜企业FirstSolar的产品。

  大陆地区,第三方检测机构北京鉴衡认证中心检测发现,新疆某8MW光伏电站3178块光伏组件中红外成像抽检2856块,其中19%存在虚焊热斑效应。甘肃某10MW光伏电站,抽检发现高达58%的光伏组件出现功率明显衰减。鉴衡认证去年曾对国内32个省市,容量3.3GW的425个包括大型地面电站和分布式电站所用组件进行检测,发现光伏组件主要存在热斑,衰减,隐裂,蜗牛纹等一系列问题。结果显示,425座太阳能电站中,30%建成3年的电站都不同程度出现了问题;由于组件的质量问题有些建成3年的电站设备衰减率甚至高达68%。如果组件一年衰减超过5%,照此速度,5年后这个电站就将报废。

  如此严重的质量问题已经为光伏行业敲响了警钟,解决光伏电站质量问题确实已迫在眉睫。可以预期,伴随光伏电站的大规模建设,其一,如果将来继续出现大范围的质量问题,将导致"灾难性"的局面;其二,光伏电站的质量风险也会成为导致金融和保险机构不敢进入光伏行业最直接的原因;其三,如果质量问题上升为安全问题,发电量是0,投资收益都是0。

  组件的安全问题

  组件的安全问题主要来自接线盒和热斑效应:光伏组件接线盒质量问题评析。不起眼的接线盒是引起很多组件自燃的"元凶",接线盒市场较为混乱和无序。根据一项调查显示,国外史陶比尔公司出产的MC4光伏连接器由于山寨和人为误导,大部分人都以为MC4是连接器的一个标准型号而非这家公司独有的产品规格,因此大量的劣质"山寨"连接器流入市场被制成接线盒卖给组件企业。

  劣质连接器由于内部粗糙不平,接触点较少,使电阻过高引燃接线盒,进而烧毁组件背板引起组件碎裂。建议组件企业在选购接线盒时,将质量而非价格作为优选,同时对连接器等关键零部件进行考察,从源头消灭隐患。

  组件热斑问题成因及解决建议。在实际应用中,太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来,以获得所期望的电压或电流的。为了达到较高的光电转换效率,电池组件中的每一块电池片都须具有相似的特性。在使用过程中,可能出现一个或一组电池不匹配,如:出现裂纹、内部连接失效或遮光等情况,导致其特性与整体不谐调。

  在一定条件下,一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时会发热,这就是热斑效应。这种效应能严重的破坏太阳电池。

  电站其他安全风险

  直流侧安全风险大、易起火。传统方案组件经直流汇流箱、直流配电柜到逆变器,电压高达1000V,直流拉弧起火和长距离直流输电起火给电站带来很大的安全风险。汇流箱、配电柜易被烧毁、进水等。

  2014年8月,武汉某屋顶光伏电站发生着火,彩钢瓦屋顶被烧穿了几个大洞,厂房内设备烧毁若干,损失惨重。最终分析原因为:由于施工或其他原因导致某汇流箱线缆对地绝缘降低,在环流、漏电流的影响下进一步加剧,最终引起绝缘失效,线槽中的正负极电缆出现短路、拉弧,导致了着火事故的发生。

  直流线缆触电风险高,危害人身安全故。传统集中式方案,每个逆变器100多组串正负极并联在一起,当任意的组串正极和负极漏电,1000V的直流高压,触电将无可避免。渔光互补、农光互补电站都是开放式电站,渔民、农民经常出入,一旦线缆对地或者鱼塘出现绝缘破损,1000V高压直流对水塘漏电,将可能导致人畜触电安全事故。

  熔丝故障率高,容易引发着火风险。传统电站采用熔丝设计增加了直流节点,电站即使使用熔丝,也不能有效地保护组件;而且在过载电流情况下,熔丝还会因熔断慢,发热高,引发着火风险。

  几乎所有的传统电站都受熔丝故障率高的困扰,部分电站年故障率>7%,特别是在夏天,某30MW电站运维人员反馈夏季平均每天熔丝故障数量达5-6个。

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