光伏電池板監(jiān)視系統(tǒng)及早發(fā)現(xiàn)電池板異常

　　就日本太陽能電池板監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀，記者采訪了在橫濱市經(jīng)營EPC(設(shè)計、采購及施工)服務(wù)公司，同時擔(dān)任日本PV策劃師協(xié)會理事的池田真樹。

　　——日本接連啟動了百萬瓦(MW)級光伏電站，是否已形成監(jiān)測太陽能電池板的發(fā)電量、及時發(fā)現(xiàn)不合格品，并檢測性能劣化的系統(tǒng)?

　　池田：日本的MW級光伏電站一般通過單獨監(jiān)測每臺光伏逆變器(PCS)的發(fā)電量的方法來積累數(shù)據(jù)。1.5MW(1500千瓦)級別的發(fā)電站要設(shè)置3臺500kW的PCS。1臺PCS可監(jiān)測3000～4000塊太陽能電池板的發(fā)電量。每塊電池板的發(fā)電量本來就或多或少有些不同，而且會隨著云層的流動和陰影的變化等時刻變化。即使有十幾塊太陽能電池板發(fā)生異常，發(fā)電量大幅降低，僅靠監(jiān)測每臺PCS的發(fā)電量進行相互是很難發(fā)現(xiàn)的。

　　投入使用后不久就發(fā)現(xiàn)有約40塊電池板輸出異常

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

　　池田：可以減少1臺PCS監(jiān)測的電池板的數(shù)量，這樣就能及時發(fā)現(xiàn)不合格品。本公司負(fù)責(zé)建設(shè)的一座1.5MW的光伏電站在投入使用后不到一年的時間里，就通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了約40塊太陽能電池板的輸出異常，及時聯(lián)系電池板廠商進行了更換。之所以能發(fā)現(xiàn)不合格品，是因為這座電站采用了名為“串(string)監(jiān)測”的監(jiān)測系統(tǒng)。

　　“串”是指串聯(lián)多塊太陽能電池板(太陽能電池模塊)的一個電路，一般會串聯(lián)10～20塊電池板。MW級光伏電站在架臺下的集線箱中并聯(lián)多個串，統(tǒng)一連接多個集線箱至PCS。“串監(jiān)測”會測量每串電路的發(fā)電量，隨時監(jiān)測并積累數(shù)據(jù)。具體實現(xiàn)時要為集線箱安裝傳感器。

　　在這座光伏電站里，就是通過比較每串的發(fā)電量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了幾個發(fā)電量較低的電路，然后用檢查設(shè)備逐一檢查那幾串電池板，最終發(fā)現(xiàn)了不合格品。鎖定“可疑”串后，如果是經(jīng)驗豐富的專家，找出這一串中哪塊電池板異常并不是什么難事。在這個案例中，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，也會形成電阻，導(dǎo)致串電路整體的輸出功率大幅降低。這樣的話，對每臺PCS單獨監(jiān)測應(yīng)該也能發(fā)現(xiàn)吧。

　　池田：太陽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、也能讓電流避開這部分來使輸出功率不會降低的電路設(shè)計。即使有一塊電池板完全不發(fā)電，其所在串電路也會忽略這塊電池板繼續(xù)發(fā)電。像MW級光伏電站這種大規(guī)模系統(tǒng)，旁路二極管從某種意義上來說是個障礙，會增加發(fā)現(xiàn)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(xiàn)異常是非常困難的。剛才說的那座電站也一樣，如果不采用串監(jiān)測方法，根本發(fā)現(xiàn)不了40塊異常電池板。

　　串監(jiān)測在德國已經(jīng)普及

　　——串監(jiān)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。為所有的電路安裝測量器件進行監(jiān)測需要很高成本。不過，在德國等地，串監(jiān)測基本已普及，日本也陸續(xù)有MW級光伏電站采用。最初，串監(jiān)測系統(tǒng)大多是海外生產(chǎn)的，成本也很高。不過最近日本的檢查設(shè)備廠商也陸續(xù)推出了此類產(chǎn)品，選擇變得更多。這些監(jiān)測裝置必須具備通信功能，因此，以日本的通信標(biāo)準(zhǔn)為前提設(shè)計的日本產(chǎn)系統(tǒng)用起來更方便。隨著日本廠商制造的系統(tǒng)增加，今后會有越來越多的光伏電站采用串監(jiān)測。

　　——您認(rèn)為太陽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(xiàn)的約40塊不合格品是在約1萬塊電池板中發(fā)現(xiàn)的，按這個比例來看，應(yīng)該引起重視。而且還都是日本大型廠商的品牌。不過，實際上是從海外太陽能電池板廠商手中采購太陽能電池模塊的OEM產(chǎn)品。隨著日本的固定價格收購制度(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(shè)成本、提高投資效率，因此都想采用成本較低的海外產(chǎn)品，簡化監(jiān)測系統(tǒng)。

　　我并不是想否定海外廠商的電池板，不過在日本的氣候和環(huán)境下使用時，能否保證20年的品質(zhì)是個未知數(shù)。在以房頂設(shè)置為主的時期，日本廠商中也有過出現(xiàn)不合格品的企業(yè)，但都誠懇地進行了更換。經(jīng)過這些教訓(xùn)后，最近10年日本廠商的產(chǎn)品品質(zhì)非常穩(wěn)定，可靠性不斷升高。雖然海外廠商中也有號稱能保證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(shè)市場上，包括OEM在內(nèi)，海外廠商制造的太陽能電池板占一多半。推行FIT促進政策后，含有相當(dāng)多數(shù)量的海外不合格電池板的不合格的MW級光伏電站會越來越多，屆時，還可能出現(xiàn)電池板廠商和設(shè)計施工公司都消失的情況。那樣的話，發(fā)電運營商也毫無辦法只能默默承受。正因為如此，通過串監(jiān)測等構(gòu)筑細致的運行維護體制，及時發(fā)現(xiàn)問題、及時采取對策的做法越來越重要。