分析光伏組件頻繁自燃的四大“元兇”

圖1光伏屋頂?shù)奶柲?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/組件">組件“自燃”

近日位于德國某地的某光伏發(fā)電站的太陽能組件發(fā)生自燃，燃燒現(xiàn)場慘不忍睹。據(jù)了解，起火點(diǎn)發(fā)生在屋頂太陽能光伏發(fā)電板的一個(gè)電控箱處，恰巧是一個(gè)防煙樓梯的正壓進(jìn)風(fēng)口，導(dǎo)致室內(nèi)煙氣倒灌?；馂?zāi)報(bào)警后未聯(lián)動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)，煙氣彌漫，后消防車出動(dòng)降火撲滅。網(wǎng)友調(diào)侃：這個(gè)夏天，去歐洲看煙火，來青海聽禮花

另據(jù)澳大利亞媒體報(bào)道，澳大利亞家庭屋頂光伏組件安裝存在缺陷或引發(fā)火災(zāi)。澳大利亞能源安全局(EnergySafety)對260個(gè)光伏組件安裝系統(tǒng)進(jìn)行了審核，發(fā)現(xiàn)一半系統(tǒng)安裝方式錯(cuò)誤，至少存在一個(gè)缺陷。該機(jī)構(gòu)表示，近期國內(nèi)光伏組件需求激增，在過去六個(gè)月內(nèi)，家庭安裝的太陽能系統(tǒng)就達(dá)到了10，000套。能源安全局代理局長DonSaunders說，近四分之一的系統(tǒng)存 在安裝布線問題，并能夠?qū)е禄馂?zāi)危險(xiǎn)。

這需要我們給予極大的關(guān)注，在這個(gè)問題上我們找不到任何借口，我們審核的主題就是針對太陽能光伏安裝系統(tǒng)訂單，我們將對這些訂單進(jìn)行跟進(jìn)，確保問題得到糾正。今后，我們將對該類事件提高警惕。可持續(xù)能源協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人RayWills對糾正問題措施表示贊同，但對報(bào)告 發(fā)布時(shí)間的滯后表示了高度不滿。他說：能源局在六月份就開始了調(diào)查，但是直到12月23日--幾乎澳大利亞所有的太陽能光伏業(yè)務(wù)都將停工的前一日才發(fā)布 這個(gè)報(bào)告，這簡直太糟糕了，太不合時(shí)機(jī)了。選擇在圣誕節(jié)前一天發(fā)布這個(gè)報(bào)告太瘋狂了。能源安全局促請所有對光伏組件安裝擔(dān)憂的用戶盡快聯(lián)絡(luò)安裝商或者電力供應(yīng)商。

光伏組件頻繁“自燃”產(chǎn)品質(zhì)量不容忽視

光伏組件生產(chǎn)商應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)和質(zhì)量方面的工作，未來如果到處都是這樣的景象，不僅是賠償?shù)膯栴}中國制造的產(chǎn)品也可能受到抵制。事發(fā)當(dāng)時(shí)幸虧有清潔工路過及時(shí)發(fā)現(xiàn)，否則那片工廠都將成為廢墟!為方便光伏組件追溯索賠，應(yīng)購買再保的責(zé)任險(xiǎn)和質(zhì)量險(xiǎn)。

圖2屋頂太陽能光伏電站“自然”現(xiàn)場

太陽能光伏組件“自燃”原因追溯

一、粗制濫造匆忙上馬的后果

趕工期也是造成問題的因素之一，據(jù)了解，目前我國格爾木地區(qū)有個(gè)別電站還沒有投入試運(yùn)營，“一投運(yùn)就爆炸，怎么投?”相關(guān)人們說，去年由于一味趕工期，很多設(shè)備還沒運(yùn)到就先并網(wǎng)了，但這些設(shè)備的自動(dòng)化程度都很高，就算安裝到位了也還需要調(diào)試周期，再加上設(shè)備驗(yàn)收時(shí)質(zhì)量控制不嚴(yán)、技術(shù)把關(guān)不嚴(yán)，因此也有不少問題是由于設(shè)備質(zhì)量造成的。“雖然大多數(shù)問題集中在升壓和強(qiáng)電部分，但不少問題都跟逆變器相關(guān)，比如輸出電壓等級是否符合國網(wǎng)要求、是否具備低電壓穿越保護(hù)等。也正是因此，逆變器的質(zhì)量問題比較突出。”逆變器的問題主要集中在標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范是否按照國網(wǎng)的要求去做，也多與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)缺失有關(guān)，比如逆變器電壓輸出幅度太寬，700V進(jìn)直流，200V交流出，缺少相關(guān)規(guī)范和要求，也讓設(shè)備企業(yè)無所適從。目前各逆變器廠家技術(shù)路線不同、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，又缺乏橫向技術(shù)交流，國內(nèi)對于35KV以下的串并結(jié)構(gòu)以及電氣配套設(shè)備又都是非標(biāo)準(zhǔn)化的，因此出現(xiàn)問題很正常。

二、不排除系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國格爾木地區(qū)光伏電站暴露出來的問題主要集中在無功補(bǔ)償、光能預(yù)測以及穩(wěn)控裝置方面，包括主變壓器不符合要求、無功補(bǔ)償功率不夠、無穩(wěn)控裝置、逆變器不具備低電壓穿越功能、缺少發(fā)電預(yù)測或信號(hào)不通、絕緣不符合要求等。

由于設(shè)計(jì)單位在光伏電站設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)欠缺，以及對青海地區(qū)特殊地質(zhì)地貌環(huán)境考慮不周，將為這些光伏電站的后續(xù)運(yùn)營留下許多隱患。比如格爾木的地質(zhì)腐蝕性和高海拔、風(fēng)沙大的問題，有些設(shè)計(jì)單位在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就根本未予考量。

三、光伏組件接線盒質(zhì)量問題分析

目前，中國組件制造商生產(chǎn)的組件很多都存在不少的質(zhì)量問題和隱患，而其中很大一部分組件質(zhì)量問題來自于接線盒自身的設(shè)計(jì)和品質(zhì)。作為光伏組件制造商的配套企業(yè)，接線盒制造商不僅需要對組件制造商負(fù)責(zé)，更需要對終端客戶負(fù)責(zé)，特別是對使用過程中人身安全的保護(hù)。所以，優(yōu)化接線盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高質(zhì)量是所有接線盒制造企業(yè)的首要任務(wù)。

結(jié)合目前光伏組件戶外使用的實(shí)際情況，接線盒常見失敗項(xiàng)目主要有：IP65防沖水測試、結(jié)構(gòu)檢查、拉扭力試驗(yàn)、濕漏電試驗(yàn)、二極管升溫試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、750℃灼熱絲試驗(yàn)。

圖3戶外光伏組件接線盒問題引起的故障圖分析

四、熱斑效應(yīng)

在一定條件下，一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當(dāng)作負(fù)載消耗其他有光照的太陽電池組件所產(chǎn)生的能量。被遮蔽的太陽電池組件此時(shí)會(huì)發(fā)熱，這就是熱斑效應(yīng)。這種效應(yīng)能嚴(yán)重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產(chǎn)生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。為了防止太陽電池由于熱斑效應(yīng)而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負(fù)極間并聯(lián)一個(gè)旁路二極管，以避免光照組件所產(chǎn)生的能量被受遮蔽的組件所消耗。

圖4光伏組件局部溫度過高

太陽電池組件熱斑效應(yīng)介紹及檢測方法

太陽電池組件通常安裝在地域開闊、陽光充足的地帶。在長期使用中難免落上飛鳥、塵土、落葉等遮擋物，這些遮擋物在太陽電池組件上就形成了陰影，在大型太陽電池組件方針中行間距不適合也能互相形成陰影。由于局部陰影的存在，太陽電池組件中某些電池單片的電流、電壓發(fā)生了變化。其結(jié)果使太陽電池組件局部電流與電壓之積增大，從而在這些電池組件上產(chǎn)生了局部溫升。太陽電池組件中某些電池單片本身缺陷也可能使組件在工作時(shí)局部發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫“熱斑效應(yīng)”。

在實(shí)際使用太陽電池中，若熱斑效應(yīng)產(chǎn)生的溫度超過了一定極限將會(huì)使電池組件上的焊點(diǎn)熔化并毀壞柵線，從而導(dǎo)致整個(gè)太陽電池組件的報(bào)廢。據(jù)國外權(quán)威統(tǒng)計(jì)，熱斑效應(yīng)使太陽電池組件的實(shí)際使用壽命至少減少10%。

熱斑現(xiàn)象是不可避免的，盡管太陽電池組件安裝時(shí)都要考慮陰影的影響，并加配保護(hù)裝置以減少熱斑的影響。為表明太陽電池能夠在規(guī)定的條件下長期使用，需通過合理的時(shí)間和過程對太陽電池組件進(jìn)行檢測，確定其承受熱斑加熱效應(yīng)的能力。

確定太陽電池組件承受熱斑加熱能力的檢測試驗(yàn)叫“熱斑耐久試驗(yàn)”。熱斑耐久試驗(yàn)過程需嚴(yán)格遵循國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61215-2005

完善光伏電站火災(zāi)防控系統(tǒng)

光伏電站火災(zāi)防控系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別光伏電站火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，可在第一時(shí)間自動(dòng)發(fā)現(xiàn)并排除火災(zāi)隱患，并且具備數(shù)據(jù)記錄等附加功能，極大地提高了光伏電站的資產(chǎn)安全程度。