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摘要：当今时代，太阳能作为一种新型的绿色又环保的可靠能源，在世界范围内被各国使用，它的功能用途非常多，包括利用其发电、光热、光化、燃油，或是太阳能电池等，常见的比如我们个别类型杀虫灯、路灯都可以使用太阳能作为运行能源。现在很多国家为充分使用太阳能进行发电工作，都建立了光伏电站，收到很大成效，但是其中普遍的还是会存在一些热斑问题，影响发电工作。因此，我们需要对热斑进行检测，找出其所在，以方便及时对相关问题作出处理。在本文中，笔者就利用无人机和红外航拍对太阳能发电过程中的热斑进行检测技术的相关应用作讲解，希望以此可对太阳能资源利用的更好发展有所助益。
关键词：无人机；红外热斑检测；光伏电站；应用
现如今，无人机红外热斑检测技术被使用于光伏电站的热斑检测工作中，它有着传统热斑检测技术不可比拟的优势，对于热斑故障处理工作有重要的发展意义。接下来，笔者将对热斑与热斑检测技术的相关问题进行详述。
一、热斑产生的原因与影响
热斑是在太阳能光伏发电时，由于光伏电池板某些部位被某些物质阻挡或削弱了太阳照射，导致其受光和受热不均匀而产生一种温度过高的故障现象，它会严重阻碍光伏发电的正常工作。接下来我们了解一热斑产生的具体原因及其影响情况。
（一)热斑产生的原因
热斑产生主要由主观原因和客观原因两种导致。主观原因：光伏电池板在生产过程中，自身本来存在的差距，致使其在工作时产生受热和输出不均现象；客观原因：自然界中所存在的，云、树、不明物质、甚至是空气中的灰尘等，都可能阻碍太阳对电池板的直接照射，从而致使电池板受热不均[1]。这两种原因都会导致电池故障，与整体发电组件之间产生不和谐情况，它不仅不能提供电能量，反而还会导致其他电池产生的电能量被消耗掉，如此，局部组件的温度就会因负载升高而升高，即我们所说的热斑故障。
（二）热斑的影响
热斑故障的影响，体现在两个方面。一是对电池寿命的影响：热斑不仅会降低光伏发电电池的工作寿命，同时还会使太阳能电池在使用时其寿命被减少，这大大的增加了发电生产成本。二是对整体光伏发电的影响：在热斑故障中，部分被遮蔽的电池不能输出电能，但是它又去消耗其它能生产电能的电池能量，这不仅是对电能的消耗，同时也是对光伏整体组件的消耗，极大的影响力光伏发电工作效率[2]。如果能不及时将热斑检查并除去的话，不仅会造成经济损失，更有甚者还会因局部温度过高而产生焊点融化或是爆炸、火灾等事故，危害人身安全。
二、无人机红外热斑检测技术的应用
无人机红外热斑检测，是热斑检测技术的一个重要进步，将其运用在光伏发电中，大大降低了原本热斑检测工作的难度，接下来我们了解一下它的应用意义及其具体的应用。
（一）检测的意义
在光伏发电过程中，热斑检测是必不可少的工作内容，及时而又精确的进行热斑检测，对科学利用太阳能进行发电有重要意义。通常，光伏电站地处环境艰苦之地，如戈壁、沙漠和草原等，它是一个大规模的工程，占地广、设备多，因此电池被阻碍遮挡照射的范围和可能性也就相对更大。由于这些地区的云层较为稀薄，阳光照射力强，一旦产生热斑故障，其电池之间的受光受热差别较大，发电组件也相对会不稳定。同时，这些地区直接可见树叶等遮挡物相对较少，反而多沙尘或是其他其空气物质遮挡，肉眼难寻，只能通过扫描检测。
传统的热斑检测，主要是一个人力检测工作过程，它通过人工或是升降机的支撑，将扫描仪高举，然后再对热斑进行逐一检测和排查。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样一来，热斑检测就是一项复杂的工程，它会耗费大量的人力时间，同时还不能保证安全，但是无人机红外热斑检测技术的出现能解决这个问题。无人机红外热斑检测，通过利用无人机承载红外相机升至上空，并对热斑进行遥感检测和拍摄，最后提供准侧的检测数据与清晰的航拍图像，能极大的帮助热斑故障处理工作的进行，保证热斑处理的精准性。同时，无人机红外热斑技术，在大范围的检测情况下，能直接在外围进行检测，不用断电或是影响继续发电等工作，其检测速度快、操作方便、受外物障碍影响小，大大解决了人力检测困难、耗费时间与不及时等问题，能在极大程度上提高工作效率并减少热斑故障造成的损失。
（二）检测的流程与系统构成
流程：（1）规划检测路径，（2）按路径执行飞行拍摄工作，（3）发现和检测热斑，（4）生成图像，（5）分析图像，（6）定位故障区域，（7）生成检测报告，（8）计算并定位热斑故障位置，（9）处理热斑故障。
系统构成：无人机热斑检测系统由四个部分构成，一是可以搭载摄像机、成像仪以及热像仪等相关拍摄设备和传感分析设备的无人驾驶飞行系统，它能通过组合搭载设备进行热斑故障的航拍、检测和处理等工作；二是可以传送清晰的视频和图像数据的通讯系统，它能及时又高效的将数据传送至服务器；三是具备高清摄像功能加红外传感功能的成像系统，它能通过获取红外热像图从而帮助于图像分析工作；四是可以对热斑检测进行飞行路线规划、热斑监测、定位故障和生成数据分析报告等工作的相关软件子系统。
（三）无人机红外热斑检测技术的应用
1、检测原理
每个物体都能发出一种红外光，人肉眼不可见，但是红外热像仪机器设备能代替肉眼捕捉这些红外线，同时将其生成热图像可供肉眼去观察，这就是我们通常所说的热成像，无人机红外热斑检测的工作就是利用的这种热成像原理。通常，热图像上有多种颜色，每种颜色代表的温度不同，若是在各个电池正常工作发电的状态下，热图像上的颜色分布即较为均匀，但若是个别电池发生异常不能输出电能并且对其他电池电能产生消耗了，热图像上的颜色分布就会显示差距，此时就可以色彩异常区域的电池进行处理[3]。
2、具体应用
首先，热斑检测人员，规划好热斑检测范围与路径，使用无人机承载相关成像设备与分析设备，并设置状态使其按照预设轨迹保持平稳飞行。在飞行过程中，无人机快速检查光伏发电设备的表面是否有任何破损或者污渍等情况，并实现在高空即可通过生成热信号以查看、分析和确定光伏电池的受损状况，以及分析相关热斑效应。在量温测试中，随着阳光照射的强度差异越来越大，热斑效应也会相应越来明显，同时光伏发电组件的温度也就更高。其中发生热斑故障电池的温度差异在早上、中午和下午比较大，比如某热斑故障电池，其在上午11点时的温度经测量为45度，高于周围正常电池温度25度左右，到中午和下午其温度上升到了90摄氏度，超过周围正常电池温度高达50度左右，一般温度高达70度以上的电池则需要进行故障处理工作。最后通过无人机安装的传感器，将检测的相关数据信息进行记录并存储，为后续分析热图像工作作准备。
结束语
在光伏电站中应用无人机红外检测热斑技术时，也并非完美无缺，我们还需要注意其工作的光照环境、红外设备的热敏度、温感设置范围以及无人机的电池续航等问题，只有从客观上充分解决了这些问题，才能更好的帮助检测热斑故障。
参考文献:
[1]王阿勇.太阳能组件热斑检测系统研究[D].西安理工大学，2012.
[2]李世民，喜文华.光伏组件热斑对发电性能的影响[J].发电设备，2013(1).
[3]桑轩昂.无人机红外热斑检测在光伏电站中的应用[J].产业与科技论坛，2017(16).
论文作者:王小龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
标签：无人机论文; 光伏论文; 工作论文; 电池论文; 故障论文; 温度论文; 电能论文; 《电力设备》2017年第27期论文;