夏日炎炎，如何保障光伏電站運行安全?

近年來由于溫室效應(yīng)和厄爾里諾現(xiàn)象，全球各地普遍出現(xiàn)了夏季高溫天氣。過高的溫度不僅導(dǎo)致發(fā)電量下降，還會嚴(yán)重影響光伏組件的運行狀態(tài)和使用壽命，引起光伏組件、電纜、逆變器等電器設(shè)備的電機線圈漆包線絕緣性能下降、電纜絕緣軟化甚至融化，導(dǎo)致電路短路打火，引起光伏發(fā)電站火災(zāi)，危害人身安全和財產(chǎn)安全。

一、高溫對光伏電站各項設(shè)備的影響

01 高溫對光伏組件性能和發(fā)電量的影響

1) 眾所周知，光伏電池是一種具有負溫特性的半導(dǎo)體器件，溫度越高發(fā)電性能越差，目前市場上大部分光伏組件的功率負溫特性都在-0.2～-0.4%/℃左右，而光伏組件的額定功率是在25℃的標(biāo)準(zhǔn)條件下測定的，當(dāng)光伏組件的板溫高達75℃的時候，因高溫導(dǎo)致的發(fā)電量損失將達到10%～20%。

2) 過高的溫度不僅會導(dǎo)致光伏發(fā)電量的下降，還會導(dǎo)致光伏組件內(nèi)部電池片的位移，嚴(yán)重的會引起組件內(nèi)部電池或連線短路，導(dǎo)致組件故障。光伏組件的主要封裝材料是EVA，這是一種在80℃以上的時候就會融化的塑料。由于通常光伏組件在安裝時都會有一定的傾角，所以當(dāng)光伏組件板溫過高，內(nèi)部EVA融化，光伏電池片就會因為重力產(chǎn)生下垂位移。如果組件在封裝過程中固定不佳或因高溫導(dǎo)致內(nèi)部固定失效，就會因為電池片位移等原因引起內(nèi)部短路、開路等故障發(fā)生，導(dǎo)致組件不能正常工作或損壞。

3) 長時間的高溫還會加快光伏電池的衰減，長期影響光伏發(fā)電性能。電池片的工作溫度過高還會加劇各種熱斑現(xiàn)象的，導(dǎo)致電池片發(fā)電性能永久性變差或損壞。

02 高溫對電纜和電器絕緣的影響

高溫對絕緣材料的性能、壽命都有直接負面的影響。無論是電機、變壓器、電感等線圈的漆包線還是各種塑膠線等電線電纜，都對高溫的耐受能力有限。過高的工作溫度會導(dǎo)致絕緣性能下降等問題，嚴(yán)重的會導(dǎo)致絕緣崩潰，引起短路爆炸或火災(zāi)。

03 高溫對逆變器等電子設(shè)備的影響

1) 光伏電站有逆變器等電子設(shè)備，內(nèi)含大量普通的電子元件、集成電路和大功率開關(guān)晶體管。通常，民用級電子元器件的工作溫度范圍是-35℃～70℃，大部分光伏逆變器的工作溫度為-30～60℃。超出了這個工作溫度范圍，無論是普通的電子電路還是集成電路都會進入不穩(wěn)定的狀態(tài)，這種狀態(tài)輕則導(dǎo)致電路設(shè)備停機，嚴(yán)重的就會導(dǎo)致電路邏輯混亂設(shè)備損壞。

2)光伏逆變器中會有大量電解電容，同時為了平穩(wěn)光伏輸入端的電壓、防止干擾，通常還會有數(shù)量不等的大容量的電解電容器，這些電容器是非常怕高溫的，高溫會使電容器內(nèi)部電解質(zhì)逐漸揮發(fā)，導(dǎo)致電容器電容量下降甚至報廢。

3) 光伏逆變器中的大功率晶閘管也是對高溫很敏感的器件，過高的溫度會影響大功率晶閘管的正確運行和使用壽命，過高的溫度會導(dǎo)致大功率晶閘管燒毀。

04 高溫對光伏連接器的影響

目前，光伏發(fā)電組件及組件串之間的連接，匯流箱、逆變器等部件的直流端連接都廣泛采用了國際標(biāo)準(zhǔn)的MC4接插件。

MC4接插件屬于單芯接插件，具有密封性好，接插方便，檢修、維護方便等諸多優(yōu)點。但也有它怕高溫、易老化、怕雨水淋浸等缺陷。組件連接器在安裝和使用過程中要避免陽光暴曬、高溫、淋雨等情況，以免造成接頭老化、內(nèi)部接頭、電纜銹蝕，造成接觸電阻增加、甚至打火，導(dǎo)致系統(tǒng)效率下降或造成火災(zāi)事故。

一個小規(guī)模的光伏發(fā)電站里，通常有成百上千個這樣的連接器，它們中的任何一個連接器的工作狀態(tài)不良，輕則影響直流側(cè)內(nèi)阻增大，導(dǎo)致電站發(fā)電效率下降，重則因接觸不良導(dǎo)致連接器發(fā)熱甚至燒毀連接器，進而導(dǎo)致匯流箱和逆變器的燒毀，更嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致大面積火災(zāi)的發(fā)生。

二、高溫季節(jié)光伏電站運維需注意問題

光伏電站直流側(cè)電壓高、電流大，組串接頭多、安裝環(huán)境復(fù)雜，很多接頭暴露在陽光下或經(jīng)受風(fēng)吹雨淋，極易發(fā)生接觸不良甚至打火、燃燒等火災(zāi)隱患。夏季高溫會給光伏電站增添很多不確定隱患，發(fā)生電氣故障和火災(zāi)的可能性增大。對電氣火災(zāi)一定要貫徹“預(yù)防為主”的原則，防患于未然。要特別注意光伏組件、逆變器、變壓器、電線電纜及接頭等設(shè)備和部位的通風(fēng)散熱情況，對溫升異常的情況要及時處理或關(guān)閉運行，以免出現(xiàn)重大事故。

一旦光伏發(fā)電站電力設(shè)施起火，要首先要關(guān)閉逆變器，切斷交流電源，然后還要盡快斷開光伏組件串回路，確保后期消防滅火人員的安全和控制火勢。光伏發(fā)電站發(fā)生火災(zāi)，滅火人員進入上述范圍時，必須穿絕緣鞋，接觸設(shè)備外殼和構(gòu)架時，應(yīng)戴絕緣手套。對于10-35kV高壓電器火災(zāi)，保持滅火器噴嘴與帶電體的最小距離不應(yīng)小于0.4-0.6m。不要將身體及手中的滅火器碰觸到有電的導(dǎo)線或電氣設(shè)備，防止滅火時發(fā)生觸電事故。電器滅火應(yīng)采用干粉滅火器、二氧化碳、1211、四氯化碳滅火器或干燥的沙土等，嚴(yán)禁用水和泡沫滅火器。

小結(jié)：

夏季高溫不僅使人難以忍受，也會影響光伏電站的發(fā)電量，還可能會給光伏電站帶來很多不安全和不確定的故障隱患問題。夏日要保證光伏電站平穩(wěn)運行，需要確保光伏電站陣列沒有局部遮陰，逆變器等電器設(shè)備一定不能受到陽光暴曬，并且要通風(fēng)降溫，密切觀察系統(tǒng)中的每一個重要環(huán)節(jié)的溫升情況。正確的運維和安全生產(chǎn)不僅可以大大提高電站發(fā)電量，還可以提高發(fā)電量設(shè)備和電站壽命，確保電站安全穩(wěn)定和高效運行。

審核編輯 黃昊宇