分析光伏組件頻繁自燃的四大“元兇”
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圖1光伏屋頂?shù)奶柲?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/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，起火點發(fā)生在屋頂太陽能光伏發(fā)電板的一個電控箱處，恰巧是一個防煙樓梯的正壓進風(fēng)口，導(dǎo)致室內(nèi)煙氣倒灌?；馂?zāi)報警后未聯(lián)動排煙風(fēng)機，煙氣彌漫，后消防車出動降火撲滅。網(wǎng)友調(diào)侃：這個夏天，去歐洲看煙火，來青海聽禮花
另據(jù)澳大利亞媒體報道，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個光伏組件安裝系統(tǒng)進行了審核，發(fā)現(xiàn)一半系統(tǒng)安裝方式錯誤，至少存在一個缺陷。該機構(gòu)表示，近期國內(nèi)光伏組件需求激增，在過去六個月內(nèi)，家庭安裝的太陽能系統(tǒng)就達到了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。
這需要我們給予極大的關(guān)注，在這個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行跟進，確保問題得到糾正。今后，我們將對該類事件提高警惕?？沙掷m(xù)能源協(xié)會負責(zé)人RayWills對糾正問題措施表示贊同，但對報告 發(fā)布時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 這個報告，這簡直太糟糕了，太不合時機了。選擇在圣誕節(jié)前一天發(fā)布這個報告太瘋狂了。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。
光伏組件生產(chǎn)商應(yīng)加強技術(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)時幸虧有清潔工路過及時發(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)任險和質(zhì)量險。
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)有個別電站還沒有投入試運營，“一投運就爆炸，怎么投?”相關(guān)人們說，去年由于一味趕工期，很多設(shè)備還沒運到就先并網(wǎng)了，但這些設(shè)備的自動化程度都很高，就算安裝到位了也還需要調(diào)試周期，再加上設(shè)備驗收時質(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)計缺陷
據(jù)不完全統(tǒng)計，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)測或信號不通、絕緣不符合要求等。
由于設(shè)計單位在光伏電站設(shè)計方面的經(jīng)驗欠缺，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)計單位在系統(tǒng)設(shè)計時就根本未予考量。
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責(zé)，更需要對終端客戶負責(zé)，特別是對使用過程中人身安全的保護。所以，優(yōu)化接線盒結(jié)構(gòu)設(shè)計、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際情況，接線盒常見失敗項目主要有：IP65防沖水測試、結(jié)構(gòu)檢查、拉扭力試驗、濕漏電試驗、二極管升溫試驗、環(huán)境試驗、750℃灼熱絲試驗。
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會發(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極間并聯(lián)一個旁路二極管，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局部發(fā)熱，這種現(xiàn)象叫“熱斑效應(yīng)”。
在實際使用太陽電池中，若熱斑效應(yīng)產(chǎn)生的溫度超過了一定極限將會使電池組件上的焊點熔化并毀壞柵線，從而導(dǎo)致整個太陽電池組件的報廢。據(jù)國外權(quán)威統(tǒng)計，熱斑效應(yīng)使太陽電池組件的實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都要考慮陰影的影響，并加配保護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，需通過合理的時間和過程對太陽電池組件進行檢測，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叫“熱斑耐久試驗”。熱斑耐久試驗過程需嚴(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)可以自動識別光伏電站火災(zāi)風(fēng)險，可在第一時間自動發(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。
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