現在安裝光伏電站,監控系統幾乎成為標配,有了監控系統,不僅可以隨時隨地了解光伏電站的運行情況,還可從監控參數和運行圖形中,找到系統可能存在的問題,判斷故障的類型,從而快速解決問題,降低損失。陰暗遮擋是光伏系統最常見的一種故障,而動態的陰影遮擋并不是一直都有,要在現場長時間觀察才能看到,但從監控參數中也可以找到規律。
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什么是陰影遮擋
由于受到云層,樹木,建筑物以及飛禽排泄物的影響,光伏陣列會受到局部陰影遮擋,這時候光伏組件接收的光照強度會發生改變,逆變器輸出功率降低。
陰影又分為主觀陰影和客觀陰影,主觀陰影又可以分為動態陰影和靜態陰影,客觀陰影指因天氣原因而造成的光照強度減弱,比如云霧、雨雪等天氣,主觀陰影是由附近障礙物阻攔了陽光直射而造成的陰影覆蓋,主觀靜態陰影特指組件表面的覆蓋物,如鳥糞、樹葉、灰塵、積雪等。主觀動態陰影就是廣義的“陰影”,它由光伏系統周邊的高大建筑物,煙窗、樹林、電線桿,或者方陣前后排引起的,形狀隨太陽的移動而變化,一般中午太陽直射時沒有,早晨或者傍晚有。
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陰影遮擋對系統的影響
晶硅組件是由60或者72個電池片組成的,一般是20或者24個電池片構成一串,每串都有一個旁路二極管,當組件出現局部遮擋或者損壞時,由發電單元變為耗電單元,產生熱斑效應,電阻值增加,二極管兩端電壓升高而導通,讓其它正常組件所產生的電流通過,系統繼續發電。
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陰影遮擋系統參數的變化情況
當陰影遮擋面積不大時:旁路二極管未導通,組串的工作電壓稍微升高,電流降低較大,功率下降到80%以上。
當陰影遮擋面積較大時:旁路二極管導通,組串的電壓降低,電流稍微升高,但仍比正常的低。
當陰影遮擋沒有時,電壓和電流立即恢復正常,功率曲線也恢復正常。
功率變化曲線如下圖所示:
通過逆變器自帶的I-V和P-V曲線掃描,也可以看到:
其它故障,如組件損壞、臟污、組件衰減也會引起方陣功率下降,陰影遮擋有其獨有的特點:
(1)陰影剛開始時,一般都是電壓先升高,再下降,電流先下降,再上升,組串I-V曲線出現雙峰或者多峰。
(2)方陣功率下降,出現的時間有規律,一是有陽光的時候,且陽光強度越大,功率下降越多;二是每天出現的時間和恢復的時間都差不多。
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出現陰影遮擋故障怎么辦
根據電路串聯原理,當方陣有一塊組件受到陰影遮擋時,整個MPPT回路發電都會受到影響,因此在光伏電站選址和設計過程中,選擇地勢較平緩地段,并且避免在大坡度陰坡布置光伏組件,確保組件之間保持適當的行間距,避開高大建筑、塔桿或樹木對光伏組件形成陰影。
如果無法避開,要把有陰影遮擋的組件盡量安裝在同一個組串,同一個MPPT,避免其它方陣受到影響。
如果環境復雜,盡量選擇MPPT路數多的逆變器,因為每個MPPT回路都是單獨跟蹤,不會影響其它回路。