光伏電池板監視系統及早發(fā)現電池板異常

　　就日本太陽(yáng)能電池板監測系統的現狀，記者采訪(fǎng)了在橫濱市經(jīng)營(yíng)EPC(設計、采購及施工)服務(wù)公司，同時(shí)擔任日本PV策劃師協(xié)會(huì )理事的池田真樹(shù)。

　　——日本接連啟動(dòng)了百萬(wàn)瓦(MW)級光伏電站，是否已形成監測太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量、及時(shí)發(fā)現不合格品，并檢測性能劣化的系統?

　　池田：日本的MW級光伏電站一般通過(guò)單獨監測每臺光伏逆變器(PCS)的發(fā)電量的方法來(lái)積累數據。1.5MW(1500千瓦)級別的發(fā)電站要設置3臺500kW的PCS。1臺PCS可監測3000～4000塊太陽(yáng)能電池板的發(fā)電量。每塊電池板的發(fā)電量本來(lái)就或多或少有些不同，而且會(huì )隨著(zhù)云層的流動(dòng)和陰影的變化等時(shí)刻變化。即使有十幾塊太陽(yáng)能電池板發(fā)生異常，發(fā)電量大幅降低，僅靠監測每臺PCS的發(fā)電量進(jìn)行相互是很難發(fā)現的。

　　投入使用后不久就發(fā)現有約40塊電池板輸出異常

　　——那就是說(shuō)，除非出現幾百塊太陽(yáng)能電池板發(fā)生異常等導致輸出功率大幅下降的情況，否則就無(wú)法發(fā)現?

　　池田：可以減少1臺PCS監測的電池板的數量，這樣就能及時(shí)發(fā)現不合格品。本公司負責建設的一座1.5MW的光伏電站在投入使用后不到一年的時(shí)間里，就通過(guò)監測系統發(fā)現了約40塊太陽(yáng)能電池板的輸出異常，及時(shí)聯(lián)系電池板廠(chǎng)商進(jìn)行了更換。之所以能發(fā)現不合格品，是因為這座電站采用了名為“串(string)監測”的監測系統。

　　“串”是指串聯(lián)多塊太陽(yáng)能電池板(太陽(yáng)能電池模塊)的一個(gè)電路，一般會(huì )串聯(lián)10～20塊電池板。MW級光伏電站在架臺下的集線(xiàn)箱中并聯(lián)多個(gè)串，統一連接多個(gè)集線(xiàn)箱至PCS。“串監測”會(huì )測量每串電路的發(fā)電量，隨時(shí)監測并積累數據。具體實(shí)現時(shí)要為集線(xiàn)箱安裝傳感器。

　　在這座光伏電站里，就是通過(guò)比較每串的發(fā)電量數據，發(fā)現了幾個(gè)發(fā)電量較低的電路，然后用檢查設備逐一檢查那幾串電池板，最終發(fā)現了不合格品。鎖定“可疑”串后，如果是經(jīng)驗豐富的專(zhuān)家，找出這一串中哪塊電池板異常并不是什么難事。在這個(gè)案例中，約40塊電池板的輸出功率降到了額定值的1成以下，幾乎已經(jīng)不發(fā)電了。

　　——串聯(lián)的電池板哪怕只有部分發(fā)生異常，也會(huì )形成電阻，導致串電路整體的輸出功率大幅降低。這樣的話(huà)，對每臺PCS單獨監測應該也能發(fā)現吧。

　　池田：太陽(yáng)能電池板的電路里嵌有名為“旁路二極管”的器件，采用即使部分發(fā)生異常產(chǎn)生電阻、也能讓電流避開(kāi)這部分來(lái)使輸出功率不會(huì )降低的電路設計。即使有一塊電池板完全不發(fā)電，其所在串電路也會(huì )忽略這塊電池板繼續發(fā)電。像MW級光伏電站這種大規模系統，旁路二極管從某種意義上來(lái)說(shuō)是個(gè)障礙，會(huì )增加發(fā)現不合格電池板的難度。在幾千塊電池板中，就算有幾塊不發(fā)電，想從整體發(fā)電量中發(fā)現異常是非常困難的。剛才說(shuō)的那座電站也一樣，如果不采用串監測方法，根本發(fā)現不了40塊異常電池板。

　　串監測在德國已經(jīng)普及

　　——串監測在日本的MW級光伏電站中普及到什么程度了?

　　池田：在1M級的光伏電站中，串電路多達400～500個(gè)。為所有的電路安裝測量器件進(jìn)行監測需要很高成本。不過(guò)，在德國等地，串監測基本已普及，日本也陸續有MW級光伏電站采用。最初，串監測系統大多是海外生產(chǎn)的，成本也很高。不過(guò)最近日本的檢查設備廠(chǎng)商也陸續推出了此類(lèi)產(chǎn)品，選擇變得更多。這些監測裝置必須具備通信功能，因此，以日本的通信標準為前提設計的日本產(chǎn)系統用起來(lái)更方便。隨著(zhù)日本廠(chǎng)商制造的系統增加，今后會(huì )有越來(lái)越多的光伏電站采用串監測。

　　——您認為太陽(yáng)能電池板不合格品的比例是多少?

　　池田：本公司在那座光伏電站中發(fā)現的約40塊不合格品是在約1萬(wàn)塊電池板中發(fā)現的，按這個(gè)比例來(lái)看，應該引起重視。而且還都是日本大型廠(chǎng)商的品牌。不過(guò)，實(shí)際上是從海外太陽(yáng)能電池板廠(chǎng)商手中采購太陽(yáng)能電池模塊的OEM產(chǎn)品。隨著(zhù)日本的固定價(jià)格收購制度(FIT)而興起的MW級光伏業(yè)務(wù)，其基本方針是盡量降低建設成本、提高投資效率，因此都想采用成本較低的海外產(chǎn)品，簡(jiǎn)化監測系統。

　　我并不是想否定海外廠(chǎng)商的電池板，不過(guò)在日本的氣候和環(huán)境下使用時(shí)，能否保證20年的品質(zhì)是個(gè)未知數。在以房頂設置為主的時(shí)期，日本廠(chǎng)商中也有過(guò)出現不合格品的企業(yè)，但都誠懇地進(jìn)行了更換。經(jīng)過(guò)這些教訓后，最近10年日本廠(chǎng)商的產(chǎn)品品質(zhì)非常穩定，可靠性不斷升高。雖然海外廠(chǎng)商中也有號稱(chēng)能保證20年品質(zhì)的企業(yè)，但并不能保證20年后這些企業(yè)還健在。

　　但在日本MW級光伏電站的建設市場(chǎng)上，包括OEM在內，海外廠(chǎng)商制造的太陽(yáng)能電池板占一多半。推行FIT促進(jìn)政策后，含有相當多數量的海外不合格電池板的不合格的MW級光伏電站會(huì )越來(lái)越多，屆時(shí)，還可能出現電池板廠(chǎng)商和設計施工公司都消失的情況。那樣的話(huà)，發(fā)電運營(yíng)商也毫無(wú)辦法只能默默承受。正因為如此，通過(guò)串監測等構筑細致的運行維護體制，及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、及時(shí)采取對策的做法越來(lái)越重要。