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)電量計算方法，理論年發(fā)電量=年平均太陽輻射總量*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)電量實際上并沒有那么多，實際年發(fā)電量=理論年發(fā)電量*實際發(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)合日常的設計以及施工經(jīng)驗，給大家講一講分布式電站發(fā)電量的一些基礎常識。
作者簡介：劉繼茂，深圳晶福源市場部業(yè)務員，哈爾濱工業(yè)大學電力電子研究生。1994年開始從事設備維修和設計工作，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設計工作。研究過國內(nèi)外100多個光伏電站運行情況，設計過1000多個并網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)，對設備的選型，可靠性設計，運行維護有獨到的理解。
1.1、太陽輻射量
太陽能電池組件是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，光照輻射強度直接影響著發(fā)電量。各地區(qū)的太陽能輻射量數(shù)據(jù)可以通過NASA氣象資料查詢網(wǎng)站獲取，也可以借助光伏設計軟件例如PV-SYS、RETScreen得到。
1.2、太陽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輻射量，換算成光伏陣列傾斜面的輻射量，才能進行光伏系統(tǒng)發(fā)電量的計算。最佳傾角與項目所在地的緯度有關(guān)。大致經(jīng)驗值如下：
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，光伏電站在長達25年的壽命周期中，組件效率、電氣元件性能會逐步降低，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。
一般光伏電站的財務模型中，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)就會由于組件的電流差異造成電流損失；并聯(lián)就會由于組件的電壓差異造成電壓損失；而組合損失可達到8%以上，中國工程建設標準化協(xié)會標準規(guī)定小于10%。
因此為了減低組合損失，應注意：
1）應該在電站安裝前嚴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。灰塵光伏電站的影響主要有：通過遮蔽達到組件的光線，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時間沉積在組件表面，侵蝕板面造成板面粗糙不平，有利于灰塵的進一步積聚，同時增加了陽光的漫反射。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，機器人三種方式。
1.4.3溫度特性
溫度上升1℃，晶體硅太陽電池：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%。為了減少溫度對發(fā)電量的影響，應該保持組件良好的通風條件。
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，設計上要采用導電性能好的導線，導線需要有足夠的直徑。系統(tǒng)維護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，在運行時，會產(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，會對組件造成陰影，設計時應盡量避開。根據(jù)電路原理，組件串聯(lián)時，電流是由最少的一塊決定的，因此如果有一塊有陰影，就會影響這一路組件的發(fā)電功率。
當組件上有積雪時，也會影響發(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，逆變器不工作。組件電壓和太陽能輻照度有關(guān)，
（2）PV輸入端子接反，PV端子有正負兩極，要互相對應，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，某一個接頭沒有接好。
（5）有一組件短路，造成其它組串也不能工作
解決辦法：用萬用表電壓檔測量逆變器直流輸入電壓。電壓正常時，總電壓是各組件電壓之和。如果沒有電壓，依次檢測直流開關(guān)，接線端子，電纜接頭，組件等是否正常。如果有多路組件，要分開單獨接入測試。
如果逆變器是使用一段時間，沒有發(fā)現(xiàn)原因，則是逆變器硬件電路發(fā)生故障，請聯(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，把逆變器輸出接線端子上排松動了。
解決辦法：用萬用表電壓檔測量逆變器交流輸出電壓，在正常情況下，輸出端子應該有220V或者380V電壓，如果沒有，依次檢測接線端子是否有松動，交流開關(guān)是否閉合，漏電保護開關(guān)是否斷開。
3、PV過壓：
故障分析：直流電壓過高報警
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：因為組件的溫度特性，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。在這個電壓區(qū)間，逆變器效率較高，早晚輻照度低時也可發(fā)電，但又不至于電壓超出逆變器電壓上限，引起報警而停機。
4、隔離故障：
故障分析：光伏系統(tǒng)對地絕緣電阻小于2兆歐。
可能原因：太陽能組件，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地短路或者絕緣層破壞。PV接線端子和交流接線外殼松動，導致進水。
解決辦法：斷開電網(wǎng)，逆變器，依次檢查各部件電線對地的電阻，找出問題點，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，如果自己能恢復就繼續(xù)使用，如果不能恢復，聯(lián)系售后技術(shù)工程師。
6、電網(wǎng)錯誤：
故障分析：電網(wǎng)電壓和頻率過低或者過高。
解決辦法：用萬用表測量電網(wǎng)電壓和頻率，如果超出了，等待電網(wǎng)恢復正常。如果電網(wǎng)正常，則是逆變器檢測電路板發(fā)電故障，請把直流端和交流端全部斷開，讓逆變器停電30分鐘以上，如果自己能恢復就繼續(xù)使用，如果不能恢復，就聯(lián)系售后技術(shù)工程師。
7、逆變器硬件故障：分為可恢復故障和不可恢復故障
故障分析：逆變器電路板，檢測電路，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，如果自己能恢復就繼續(xù)使用，如果不能恢復，就聯(lián)系售后技術(shù)工程師。
8、系統(tǒng)輸出功率偏小：達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，包括太陽輻射量，太陽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)配置安裝不當造成系統(tǒng)功率偏小。常見解決辦法有：
（1）在安裝前，檢測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，要檢查線路和接頭。
（6）安裝時，可以分批接入，每一組接入時，記錄每一組的功率，組串之間功率相差不超過2%。
（7）安裝地方通風不暢通，逆變器熱量沒有及時散播出去，或者直接在陽光下曝露，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%。原則上每一路設計安裝功率應該相等，如果只接在一路MPPT端子上，輸出功率會減半。
（9）電纜接頭接觸不良，電纜過長，線徑過細，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，引起逆變器保護關(guān)機，或者降額運行。
常見解決辦法有：
（1）加大輸出電纜，因為電纜越粗，阻抗越低。
（2）逆變器靠近并網(wǎng)點，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
交流電纜長度大于50米，往上選擇大一型號。如JSI-5000TL，交流長度短于50米，可以使用2.5平方的電纜，在50-100米之間，要用4平方，長度大于100米，要用6平方。