组件热斑效应
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光伏热斑效应概述及解释说明1. 引言1.1 概述光伏热斑效应是指在光伏发电过程中,由于光照强度不均匀或材料表面特性等因素的影响,产生局部温度升高的现象。
这种现象对光伏发电系统的性能和寿命有着重要的影响。
因此,深入了解和解决光伏热斑效应问题具有重要的实际意义。
1.2 文章结构本文将首先概述光伏热斑效应的定义和原理,并分析其产生的主要影响因素。
其次,我们将探讨一些解决光伏热斑效应问题的方法,并讨论各种方案的优劣与适用性。
最后,在结论部分,我们将总结已经取得的研究成果并展望未来在该领域可能面临的挑战。
1.3 目的本文旨在提供一个综合而清晰地概述光伏热斑效应的文章。
通过对相关知识点进行介绍和讲解,读者可以更好地理解光伏热斑效应及其相关原理,进而为解决该问题提供一定参考。
同时,通过分析已有的研究成果和存在的问题,我们可以为未来的研究方向提出展望,并希望能够对光伏产业的发展和应用提供一定启示。
2. 光伏热斑效应概述:2.1 光伏效应简介:光伏效应是指当光辐射照射到半导体材料上时,产生的电荷对电流的响应。
光伏效应是太阳能电池转换太阳能为电能的基础原理,也是光伏热斑效应产生的前提条件之一。
2.2 热斑效应简介:热斑效应是指在高浓度光照射下,光伏组件表面形成的局部区域温度升高现象。
当太阳能辐射聚焦在一个小区域上时,该区域会受到更高的温度影响,并且可能降低整个光伏系统的性能和寿命。
2.3 光伏热斑效应定义与原理解释:光伏热斑效应是指在高浓度太阳能辐射条件下,由于光线聚焦导致局部区域温度增加,进而引发出现局部失效或性能降低现象。
当太阳能集中在一个小区域上时,这个小区域将吸收更多的能量并产生显著的局部温升,而其他部分的温度保持相对稳定。
这会导致光伏组件中电流产生不均匀分布,降低整个系统的效率。
光伏热斑效应产生的原理主要涉及两个方面。
首先是热载流子效应,高浓度光照射下,热载流子(由高能量光激发生成的载流子)在表面局部区域堆积并增加物质界面处的复合速率。
组件热斑效应原因和运维防护措施曹晓宁1 闻震利2 吴达 1( 1. 中广核太阳能开发有限公司 100048; 2. 镇江大全太阳能有限公司212211)摘要:光伏电站中组件在运行中存在很多因素引起功率损耗并可能导致安全问题,热斑效应会造成组件功率的大幅度下降,而且是比较严重的安全隐患。
在组件生产过程、现场施工和运行维护中可以对技术指标提出要求或采取相应的措施来防护热斑效应。
为了减少运维工作量,提供效率,监控系统可以对组件的电流和电压进行监测并进行逻辑判断,可帮助运维人员进行针对性的排查,提高光伏电站运行的安全可靠性。
光伏发电是人类解决能源危机和环境问题的必由之路,在过去的二十年里光伏发电产业有了迅猛的发展,权威能源机构预测在本世纪中叶光伏发电会能为人类主要的供电方式之一。
太阳电池组件是光伏电站的核心元件,组件的性能和安全可靠性直接决定了光伏电站的运行效率。
目前组件的标称功率是在标准测试环境下(标准条件具体是指:温度25℃,光谱分布AM1.5,辐照强度是1000W/m 2)的发电功率,而在实际运行环境中,由于温度、辐照强度、光谱失配等因素会影响组件的实际发电功率。
在实际应用中,组件的阴影遮蔽是不可避免的问题,阴影遮蔽会造成功率损失,而且会导致局部发热,产生安全隐患,即热斑效应。
本文对热斑的成因和热斑效应的防护措施进行探讨。
1、热斑效应晶硅组件是由多个太阳电池片串联组成,当串联支路中的一个太阳电池被遮挡时,将被当作负载消耗其他的太阳电池所产生的能量,被遮蔽的太阳电池此时会严重发热,称为热斑效应,如图1所示。
热斑效应会严重影响组件的输出功率,同时会破坏太阳电池的性能。
有光照的太阳电池所产生的部分能量,都可能被遮蔽的电池所消耗,热斑效应时组件温度分布如图2所示,可以看到被遮挡电池的温度明显高于其它电池。
图 1 热斑效应原理示意图图2 热板效应时组件的温度分布图 2、热斑效应的防护措施组件中电池片的电流失配、电池片破损、组件虚焊和污损遮挡等原因都会引起电池发热,为了防止热斑效应对光伏电站造成发电量损失及对太阳电池造成损伤,应该在组件生产、现场施工和运行维护过程中采取相应的措施来减少热斑效应发生的风险,降低其危害。
组件工作温度与环境温度的关系
组件工作温度与环境温度的关系密切,主要表现在以下几个方面:
1. 工作温度与环境温度的关系:组件的工作温度受环境温度影响较大。
在相同的太阳光照射条件下,环境温度越高,组件的工作温度也越高。
因此,在炎热的夏季,组件的工作温度往往比环境温度高出很多。
2. 工作效率与工作温度的关系:随着工作温度的升高,组件的发电效率会降低。
这是因为光伏电池的转换效率随温度的升高而降低,导致组件的输出功率下降。
因此,控制组件的工作温度对提高组件的发电效率非常重要。
3. 热斑效应与工作温度的关系:当组件上的某个电池片出现故障,无法正常工作时,该电池片仍然会吸收部分太阳光能,产生热量。
这些热量会导致组件局部温度升高,形成热斑效应。
热斑效应会进一步降低组件的工作效率,甚至导致组件损坏。
因此,需要采取措施避免热斑效应的发生。
4. 耐久性与工作温度的关系:光伏组件的使用寿命与其工作温度有关。
在高温环境下,组件的老化速度会加快,寿命会缩短。
因此,在使用光伏组件时,应考虑其工作温度对其使用寿命的影响。
总之,控制光伏组件的工作温度是提高其发电效率和使用寿命的重要措施之一。
在实际应用中,需要根据具体情况采取相应的措施来降低组件的工作温度。
光伏组件中的“热斑效应”原理一、什么是“热斑效应”?相信大多数光伏从业者都听说过“热斑效应”及其危害的宣传。
常见的资料对热斑效应解释为:在一定条件下,光伏系统中的部分电池会被周围其它物体所遮挡,造成局部阴影,这将引起被遮挡某些电池发热,产生所谓“热斑”现象。
但上述解释还不够完整,局部遮挡只是形成热斑的原因之一,另外一个原因是电池本身的缺陷。
因此,比较准确的定义应该是:热斑是互相连接(主要是串联方式)的电池工作在不同的条件下或者没有相同的性能造成的,它的本质原因是电池之间的失配(对于光伏系统来说,组件之间的失配原理和此相同)。
换句话说,热斑产生的原理是:一个串联电路中,电池由于某些原因,导致其所表现出的工作状态不一致。
这些原因包括遮挡(如周围物体的阴影、落叶、鸟粪等)导致部分电池所表现出的性能和其它电池)不同,或者是电池本身的性能就不同(比较严重的情况是部分电池存在明显缺陷)。
事实上,电池之间性能完全一致的可能性是很小的。
因此,从严格意义上来说,热斑效应是一种正常现象。
有权威检测机构基于大量数据积累和资料调研表明,在辐照度大于800W/m2时,热斑最高温度与组件平均温度之间的温度差值小于10度是可以接受的;如果少数组件存在温差超过10℃的情况,只要这个比例不超过5%,系统功率输出正常,也是可以接受的(例如组件上有直径3-125px的鸟粪,组件边缘有尘土积聚,轻微焊接问题,电池片轻微缺陷,盖板部分玻璃脏污等)。
二、“热斑效应”的产生机理那么产生热斑的基本机理是什么呢?图1:理想太阳能电池和非理想太阳能电池比较图1所示是太阳电池的完整工作曲线,图中:第一象限:是我们常见的电池发电时的IV曲线;第二象限:代表给太阳电池加反向偏压时,电池由发电变为耗电(分界点是纵轴短路电流处);第四象限:代表给太阳电池加正向偏压,正向电压产生的电流方向是从P区流向N区,和光生电流方向相反,所以当正向偏压大于电池的开路电压时,电流反向,电池由发电变为耗电(分界点是横轴开路电压处)。
组件热斑效应
组件热斑效应是一种基于组件温度不均匀性的电子设备故障模式。
当一个组件比其周
围的其他组件更加加热时,就会形成热斑。
这个热斑会导致温度差异,进而会导致设备出
现不稳定甚至损坏。
因此,在电子设备的设计和使用方面,对于组件热斑效应需要充分考
虑和处理。
组件热斑效应通常发生在设备的高功率部件附近,如CPU、GPU、放大器等。
这些部件在使用过程中会产生大量的热能,并且容易受到周围温度影响。
当一个组件比其周围组件
更容易加热时,就会产生热斑。
这个热斑会导致热量积累,从而导致设备的温度升高。
如果这样的问题没有得到解决,熵的增加会导致组件出现不稳定,加速组件的老化,
最终会导致完全损坏。
为了解决这个问题,需要对设备进行设计和改进。
一种解决组件热斑效应的方法是通过优化散热系统来提高设备的整体温度均匀性。
这
通常涉及到设计更高效的风扇和散热器,以更好地分散组件释放的热量,并使各个组件之
间的温度差异最小化。
此外,还需要在设计设备时考虑组件的散热配置和布局,以最大程
度减少热斑的出现。
在设备的使用方面,也需要注意组件的温度问题。
如果发现设备的某一部分温度异常高,则需要注意可能存在热斑效应的问题。
在这种情况下,可以通过改进散热系统来解决。
此外,还应该确保设备的散热系统清洁和顺畅,防止灰尘等杂物影响散热效果。
光伏电池是将太阳光辐射能量直接转换成电能的器件。
单个硅晶体光伏电池能得到的最大电压约为0.6V,最大电流约为30mA/cm2。
因此光伏电池很少单个使用,而是串联或并联起来,以获得所期望的电压或电流。
光伏组件正是由多个光伏电池连接和封装而成的产品,是光伏发电系统中电池方阵的基本单元。
为了达到较高转换效率,光伏组件中的单体电池须具有相似的特性。
在实际使用过程中,可能出现电池裂纹或不匹配、内部连接失效、局部被遮光或弄脏等情况,导致一个或一组电池的特性与整体不谐调。
失谐电池不但对组件输出没有贡献,而且会消耗其他电池产生的能量,导致局部过热。
这种现象称为热斑效应。
当组件被短路时,内部功率消耗最大,热斑效应也最严重。
一、热斑效应原理当然,并不是所有的电池都可以通过调整遮光比例达到最佳阻抗匹配。
完全遮光情况下,不同特性的Y电池I-V曲线如图3所示。
斜率越低,表明电池的并联电阻越大。
考虑(S-1)个电池串的最大输出功率点所限定的“试验界限”,根据I-V曲线与“试验界限”的交点,把电池分为电压限制型(A类)和电流限制型(B类)。
A类电池并联电阻较大,可以通过减少遮光面积,达到最佳阻抗比配;B类电池的并联电阻较小,完全遮光已是Y电池消耗功率最大的状态。
二、热斑耐久试验热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久性损坏,是影响光伏组件输出功率和使用寿命的重要因素,甚至可能导致安全隐患。
因此,IEC 61215:2005《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定性》专门设置了热斑耐久试验,以考核光伏组件经受热斑加热效应的能力。
热斑耐久试验过程包括最坏情况的确定、5小时热斑试验以及试验后的诊断测量,分为以下4个步骤。
1、选定最差电池由于受到检测时间和成本的限制,热斑耐久试验不能针对组件中的每一个电池进行。
因此,正式试验之前先比较和选择热斑加热效应最显著的电池。
具体方法是,在一定光照条件下,将组件短路,依次遮挡每个电池,被遮光后稳定温度最高者为最差电池片。
太阳能电池组件的热斑效应太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,是可再生能源的重要组成部分。
然而,太阳能电池在工作过程中会出现一种称为热斑效应的现象,这是一种不可忽视的问题。
热斑效应是指太阳能电池组件在工作过程中,由于光的能量不均匀地分布在电池表面,导致某些区域的温度升高,进而影响整个电池组件的性能。
具体来说,当光线集中在电池表面的某个小区域时,这个区域的温度会比周围区域高,这样就会导致电池的输出功率下降。
热斑效应的存在会降低太阳能电池的效率,并且可能导致电池的寿命缩短。
造成热斑效应的原因主要有两个方面。
一方面,太阳能电池的材料特性决定了它对光的吸收能力。
当光线通过电池组件时,一部分光能会被电池材料吸收,而另一部分则会被反射或透过。
如果太阳能电池的材料吸收率不均匀,就会导致光能在电池表面分布不均,进而引起热斑效应。
另一方面,太阳能电池组件在工作过程中会产生一定的热量。
如果热量不能有效地散发出去,就会导致局部温度升高,从而引发热斑效应。
为了解决热斑效应带来的问题,研究人员采取了一系列的措施。
首先,改进太阳能电池的材料特性是解决热斑效应的一种重要途径。
通过优化电池材料的光吸收特性,提高光能的利用率,可以有效地减少热斑效应的发生。
其次,优化太阳能电池组件的结构也是解决热斑效应的关键。
通过设计合理的散热结构,提高热量的散发效率,可以降低热斑效应的影响。
此外,电池组件的温度监测和控制也是解决热斑效应的重要手段。
通过实时监测电池组件的温度分布情况,并采取相应的措施进行调节,可以有效地减少热斑效应的发生。
太阳能电池组件的热斑效应是一种不可忽视的问题,会对电池的性能和寿命产生负面影响。
为了解决热斑效应带来的问题,需要从材料特性、结构设计和温度控制等方面进行改进和优化。
只有充分认识和解决热斑效应,才能更好地发挥太阳能电池的作用,推动可再生能源的发展。
光伏组件热斑效应简析一、什么是光伏组件的热斑效应在一定的条件下,光伏组件中缺陷区域(被遮挡、裂纹、气泡、脱层、脏污、内部连接失效等)被当做负载消耗其它区域所产生的能量,导致局部过热,这种现象称为光伏组件的“热斑效应”。
二、光伏组件热斑效应的危害热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久性损坏,是影响光伏组件输出功率和使用寿命的重要因素,甚至可能导致安全隐患。
三、光伏组件热斑检测1、检测工具热成像仪:红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。
通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像,热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。
2、检测方法在一定的辐照度下,用热成像仪对运行中的光伏组件进行热斑检测,检测前尽量保证光伏组件表面无脏污及异物遮挡,同时还要注意勿使身体及检测仪遮挡光伏组件;检测仪器距离光伏组件不能太近,避免热(红外)相机捕捉到组件发射的太阳光点而造成误判断。
热斑检测最好在春末、夏季、秋初的上午11时---下午16时之间的时间段内进行,由于区域原因而导致辐照度、环境温度等的不同,热斑检测的最佳时间段也会相应不同。
3、热斑判断一般情况下认为:光伏组件在正常工作时的温度为30℃时,局部温度高于周边温度6.5℃时,可认为组件局部为热斑区域。
不过这也不是绝对的,因为热斑检测会受到辐照度、组件输出功率、环境温度及组件工作温度、热斑形成原因等因素的影响,因而判断热斑效应最好是以热成像仪图像上的数据分析为准。
(以下图片为组件局部的热斑成像)(1)异物长时间遮挡的热斑成像(2)组件烧损处的热斑成像(3)组件裂纹处的热斑成像(4)其他原因造成的热斑成像注:相同或不同原因导致的热斑形状都不是固定的四、解决热斑效应问题的方法1、在组件上加装旁路二极管。
光伏组件热斑效应简析一、什么是光伏“热斑效应”在一定的条件下,光伏组件中缺陷区域(被遮挡、裂纹、气泡、脱层、脏污、内部连接失败等)被当做负载消耗其它区域所产生的能量,导致局部过热,这种现象称为光伏组件的“热斑效应”。
二、热斑的成因光伏板热斑是指光伏板组件在阳光照射下,由于部分组件受到遮挡无法工作,使得被遮挡的升温远远大于被遮盖部分,致使温度过高出现烧坏的暗斑。
热斑可能导致整个电池组件损坏,造成损失。
于是需要了解造成热斑的内在原因,从而减小热斑形成的可能性。
而导致热斑形成主要由两个因素——内阻和电池片自身的暗流。
三、热斑效应的危害热斑效应可导致电池局部烧毁形成暗斑、焊点熔化、封装材料老化等永久损坏,是影响光伏组件输出功率和使用寿命的的重要因素,甚至可能导致安全隐患。
四、热斑检测热成像仪:红外热成像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应。
通俗的说热成像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热成像。
检测方法:在一定的辐照度下,用热成像仪对运行中的光伏组件进行热斑效应检测,检测前尽量保证光伏组件表面无污垢和遮挡,同时还要注意自身不要遮挡组件;检测仪也请不要距离光伏组件太近,避免红外相机捕捉到光伏组件发射的太阳点引发误判断。
热斑检测最好在春末、夏季、秋初的上午11点到下午4点中进行。
热斑判断:一般情况下认为:光伏组件在正常工作时的温度为30℃,局部温度高于周边温度6.5℃时,可认为组件局部为热斑区域。
但是这也不是绝对的,因为热斑检测会受到福照度、组件输出功率、环境温度及组件工作温度等影响,所以还是要以热成像仪上的图像数据为准。
五、解决热斑效应的方法在组件上加旁路二极管。
通常情况下,旁路二极管不影响组件正常工作,当组件被遮挡时,这时候旁路二极管导通,防止组件产生热斑效应。
优化制造工艺。
组件生产时使用同一档次的电池片、焊接前检查隐裂片、防止漏焊虚焊、增加组件整体强度等。
编者按:分布式光伏电站在并网运行期间,光伏组件因长期在户外裸漏,受到局部阴影后会使光伏组件局部温度升高产生热斑效应,影响发电功率,甚至寿命缩短30%,因此需要注重相关预防措施。
光伏组件热斑效应是众多人经常听说到的,分布式光伏电站在并网运行期间,因长期在户外裸漏难免会出现颗粒灰尘堆积、禽鸟粪便、落叶杂草等情况,对光伏组件表面遮挡,不仅影响光伏发电功率及发电量,而且光伏组件受到局部阴影后会使光伏组件局部温度升高,才会产生热斑效应。
然而这样的热斑效益不仅仅对发电功率影响,而且长期不及时清理对光伏组件使用寿命也有很大影响,严重情况也是引起火灾的源头。
光伏电站的热斑效应会直接导致光伏组件使用寿命缩短30%,长此以往可能会造成组件失效。
面对热斑效应光伏组件自身有预防措施:一般组件接线盒内都加装旁路二极管,当光伏组件出现热斑情况时候接线盒内部二极管开始工作,直接将遮挡部分整串电池屏蔽,然而此
时就间接损失被遮挡组串电池功率输出。
此时光伏电站整个回路每一片光伏组件功率都会因此损失了功率。
并不是损失某一块组件功率。
所以在光伏电站运行后应经常检查光伏组件表面是否有异物或局部遮挡情况出现,如发现应及时清除。
原标题:光伏电站中组件“热斑效应”带来危害。
光伏组件一二三:参数、热斑效应和PID效应、运营后检测毫无疑问,光伏组件是光伏电站最重要的设备之一,今天来说说常用的多晶硅光伏组件,包含:光伏组件的关键参数、热斑效应和PID效应、运营后检测。
一、光伏组件技术规格书中的关键参数1、功率我们常说,采用255Wp光伏组件。
下表的“p”为peak的缩写,代表其峰值功率为255W。
所有的技术规格书中都会标注“标准测试条件”的。
下图为广东太阳库的光伏组件技术规格书一部分(250W,下同)。
只有在标准测试条件(辐照度为1000W/m2,电池温度25℃)时,光伏组件的输出功率才是“标称功率”(250W),辐照度和温度变化时,功率肯定会变化。
另外,功率误差为正负3%,说明组件的实际功率是242.5~257.5W都是增长的。
不过,这个组件的功率偏差为正偏差3%。
在非标准条件下,光伏组件的输出功率一般不是标称功率,如下图。
辐照度为800W/m2,电池温度20℃时,250W的组件输出功率只有183W,为标况下的73.2%。
2、效率理论上,尺寸、标称功率相同的组件,效率肯定是相同的。
光伏组件是由电池片组成,一块光伏组件通常由60片(6×10)或72片(6×10)电池片组成,面积分别为1.638 m2(0.992m×1.652m)和3.895 m2(0.992m×1.956m)。
辐照度为1000W/m2时,1.638 m2组件上接收的功率为1638W,当输出为250W时,效率为15.3%,255W时为15.6%。
3、电压与温度系数电压分开路电压和MPPT电压,温度系数分电压温度系数和功率温度系数。
在进行串并联方案设计时,要用开路电压、工作电压、温度系数、当地极端温度(最好是昼间)进行最大开路电压和MPPT电压范围的计算,与逆变器进行匹配。
二、影响光伏组件的两个效应1、热斑效应一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量,被遮蔽的太阳电池组件此时会发热,这就是热斑效应。
光伏组件热斑效应
光伏组件的热斑效应(hot spot effect)是指在太阳能光伏组件中,当部分电池片或电池串联子串受到阴影覆盖或损坏时,可能导致热点形成的现象。
热斑效应可能对光伏组件的性能和可靠性产生负面影响。
热斑效应的原因是当部分电池片受到阴影覆盖或损坏时,这些受影响的电池片将无法产生有效的电流,而串联电路中的其他电池片将迫使电流通过这些受影响的电池片。
这会导致热斑效应,即受影响的电池片会成为高阻抗区域,而其他正常工作的电池片会通过这些区域产生的电流导致局部热点的形成。
热斑效应可能会导致以下问题:
1. 热损失:热斑区域产生的额外热量会导致局部温度升高,从而导致组件效率下降。
2. 功率损失:受影响的电池片无法产生有效的电流,从而导致整个光伏组件的功率下降。
3. 组件寿命影响:热斑效应可能会导致受影响的电池片或组件的寿命缩短。
为了减轻热斑效应的影响,光伏组件制造商通常采取以下措施:
1. 防护措施:通过使用遮挡物(如反射板、背板)或保护性覆盖层来减少阴影对电池片的影响,从而降低热斑效应的发生。
2. 电池片布置优化:通过合理布置电池片,使受影响的电池片数量最小化,减少热斑效应的潜在影响。
3. 热管理:采取适当的散热措施,如散热板、散热背板、风扇等,以帮助散热并降低热斑效应引起的温度升高。
需要注意的是,热斑效应的严重程度取决于阴影的位置和大小、光伏组件的设计和制造质量等因素。
定期的检测、维护和监控对于及时发现和解决热斑效应问题也非常重要。
太阳能光伏组件致命伤害-热斑效应
之一。
因此,太阳电池的研究有极其重要的意义。
随着太阳电池的广泛应用,一些影响电池寿命的不利因素也出现在我们面前。
热斑就是其中之一。
一、热斑的成因
太阳电池热斑是指太阳电池组件在阳光照射下,由于部分组件受到遮挡无法工作,使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分,致使温度过高出现烧坏的暗斑,如图1所示。
热斑可能导致整个电池组件损坏,造成损失。
因此,需要研究造成热斑的内在原因,从而减小热斑形成的可能性。
太阳电池热斑的形成主要由两个内在因素构成,分别与内阻和太阳电池自身暗电流大小有关。
图1太阳组件出现热斑损坏的实验照片
通常简化假定其温度取决于下列几个主要因素:日照强度L、环境温度T,
以及内阻产生的温升Ti,组件温度(阵列温度)T可近似地按下式计算:
式中:L=0,Ts=0,Ti=0时阵列的温度;To、a1、a2为根据实验数据按最小二乘法处理后所得的系数,与所使用的太阳电池的类型、安装地点、支架形式等因素都有关系。
由式(1)可见,当光伏阵列中太阳电池被云、树叶或其它物体遮挡时,由于光照的变化,其温度将明显不同于阵列中那些未被遮挡的部分。
同样,当光伏电池处于开路、短路或典型负载等不同工作状态时,由于流过的电流和内阻均有变化,其温度亦有所不同。
当太阳电池组件中部分电池损坏时,其温度差异将更加明显。
二、热斑与暗电流的关系
由于一个太阳电池组件一般包含36或72块太阳电池硅片,不同的硅片的暗电流是不一样的,由图2所示太阳电池简略示意图可分析如下。
太阳能电池组件串并联结构热斑效应图文分析一、太阳能电池组件的热斑效应当太阳能电池组件或某一部分被鸟粪、树叶、阴影覆盖的时候,被覆盖部分不仅不能发电,还会被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件的能量,引起局部发热,这就是热斑效应。
这种效应能严重地破坏太阳能电池,严重的可能会使焊点熔化、封装材料破坏,甚至会使整个组件失效。
产生热斑效应的原因除了以上情况外,还有个别质量不好的电池片混入电池组件,电极焊片虚焊、电池片隐裂或破损、电池片性能变坏等因素,需要引起注意。
二、太阳能电池组件的串、并联组合太阳能电池方阵的连接有申联、并联和串、并联混合几种方式。
当每个单体的电池组件性能一致时,多个电池组件的串联连接,可在不改变输出电流的情况下,使方阵输出电压成比例的增加;而组件并联连接时,则可在不改变输出电压的情况下,使方阵的输出电流成比例的增加;串、并联混合连接时,即可增加方阵的输出电压,又可增加方阵的输出电流。
但是,组成方阵的所有电池组件性能参数不可能完全一致,所有的连接电缆、插头插座接触电阻也不相同,于是会造成各串联电池组件的工作电流受限于其中电流最小的组件;而各并联电池组件的输出电压又会被其中电压最低的电池组件钳制。
因此方阵组合会产生组合连接损失,使方阵的总效率总是低于所有单个组件的效率之和。
组合连接损失的大小取决于电池组件性能参数的离散性,因此除了在电池组件的生产工艺过程中,尽量提高电池组件性能参数的一致性外,还可以对电池组件进行测试、筛选、组合,即把特性相近的电池组件组合在一起。
例如,串联组合的各组件工作电流要尽量相近,每串与每串的总工作电压也要考虑搭配得尽量相近,最大幅度地减少组合连接损失。
因此,方阵组合连接要遵循下列几条原则:1.串联时需要工作电流相同的组件,并为每个组件并接旁路二极管;2.并联时需要工作电压相同的组件,并在每一条并联线路中串联防反充二极管;3.尽量考虑组件连接线路最短,并用较粗的导线;4.严格防止个别性能变坏酌电池组件混入电池方阵。
太阳能电池组件“热斑效应”分析随着科技日新月异的发展,光伏发电技术在国内外均得到了广泛的应用,其应用形式多种多样,应用场所分布广泛,主要用于大型地面光伏电站、住宅和商用建筑物的屋顶、建筑光伏建筑一体化、光伏路灯等。
在这些场所,不可避免的会出现建筑物、树荫、烟囱、灰尘、云朵等对太阳能电池组件造成遮挡。
因此,人们关心的是此类情况对太阳能电池的发电效率影响有多大,又该如何解决。
在实际应用中,太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来,以获得所期望的电压或电流的。
为了达到较高的光电转换效率,电池组件中的每一块电池片都须具有相似的特性。
在使用过程中,可能出现一个或一组电池不匹配,如:出现裂纹、内部连接失效或遮光等情况,导致其特性与整体不谐调。
在一定条件下,一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳电池组件此时会发热,这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
有光照的太阳电池所产生的部分能量,都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏,最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管,以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
关于组件热斑产生的原因、问题电池的来源及相应对策(一)组件热斑产生的原因光伏组件的核心组成部分是太阳电池,一般说来,每个组件所用太阳电池的电特性要基本一致,否则将在电性能不好或被遮挡的电池(问题电池)上产生所谓热斑效应。
为防止热斑产生应该在每一片电池上都并联一个旁路二极管,在当电池发生问题或被遮挡时,其它电池产生的大于问题电池的电流将被旁路二极管旁路。
而事实上,在每一片电池上都并联一个二极管是不现实的。
一般在组件上是18片(36片或54片电池串联的组件)或24片(72片电池串联的组件)电池串联后并联一个二极管。
可以想象,当这18片或24片电池中产生的电流不一致时,也就是有问题电池存在时,通过这串电池的电流将在问题电池上引起热斑。
组件热斑效应
众所周知为了使组件达到最高的功率输出,光伏组件中的单体电池须具有相似的特性,对于组串及阵列也是如此。
但在实际使用过程中,可能出现电池裂纹或不匹配、内部连接失效、局部被遮光或弄脏等情况,导致一个或一组电池的特性与整体不谐调。
失谐电池不但对组件输出没有贡献,而且会消耗其他电池产生的能量,导致局部过热。
这种现象称为热斑效应。
当组件被短路时,内部功率消耗最大,热斑效应也最严重。
热斑效应不仅会严重影响组件的性能和使用寿命,还有可能引发燃烧及火灾,给电站带来财产损失和人员伤害,因此有效的判断热斑效应的发生及严重性是电站长期的工作。
下左图是电站现场发生的组件背板灼烧现象。
对于热斑效应的判断,切记勿用手去触摸组件,因为当热斑发生时,组件的局部温度非常高,极有可能造成灼伤。
运维人员应选择相应的测试仪器去对组件整体温度进行测试判断,并提早发现组件是否已经存在局部温度异常。
此时选用最方便最快捷的测试仪器即是红外热像仪。
红外热像仪可以全方位拍摄整个组件甚至阵列的温度分布情况,及时发现热斑所在。
并通过软件全面了解组件当前的发热情况,对于明显有热斑的组件可以清楚判断,同时可对组件中尚不明显的热点进行分析判断。
如上右图所示。
从图中可看出组件靠近地面的部位均存在一定程度的热斑效应,这是热斑效应发生概率较高的部位,原因是:(1)这部分组件最容易被遮挡,被遮挡的时间也最长;(2)灰尘覆盖最严重,有时候清洗的不干净时,这部分囤积的灰尘也越多。
(3)靠近地面,通风较差,散热不佳。
因此发生热斑效应的概率较高。
当然引起热斑效应的原因并不止这些,组件本身的性能差别,是否存在隐裂,是否有损伤等等也会造成热斑效应。
HT测试仪器建议在运维过程中,对于已经存在热斑效应的组件,需要对其进行I-V曲线测试判断其功率下降的比例,对于热斑效应较严重的组件可考虑更换组件,避免对整个组串造成过大影响。
对于尚未存在热斑效应的组件,最好进行抽查,对部分组件的I-V曲线进行测试,这样可以提前发现造成组件功率下降的原因,并及时改进。