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摘要：随着化石能源的日渐枯竭，太阳能作为清洁环保的再生能源在世界范围内得到了广泛关注。通过光伏发电户外检测的主要方面，通过对光伏组件和逆变器性能的分析，验证了对光伏发电关键部件进行户外检测的必要性。
关键词：光伏发电；系统；户外；检测技术；
1前言
随着人口不断增长和经济的不断发展，目前主要的煤炭、石油、天然气等能源消耗品日益减少，对太阳能等可再生能源的依赖性日趋紧迫。太阳能资源分析是大规模太阳能开发利用过程中较为关键的环节，资源分析的结果对于了解太阳能资源分布、太阳能资源及光伏发电产品开发利用、光伏户外检测技术的研究等有着重要的指导意义。我国太阳能资源非常丰富，陆地表面每年接受的太阳能辐射能约50×1018kJ，全国各地太阳能辐射总量达335～837kJ/（㎝2.a），中值为586kJ/（㎝2.a）。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、宁夏、海南等地的太阳辐射总量是很可观的。国内太阳能总辐射量分布图，如图 1 所示。
图 1国内太阳能总辐射量分布图
2光伏发电系统户外检测的意义及必要性
光伏电站建设周期短、施工人员和运维人员技术水平参差不齐，造成设备安装质量差、遗留隐蔽性缺陷多，如：设备隐性故障（组件的隐裂、热斑等），发电量不高等影响电站安全、稳定运行、发电量等一系列的隐患。因此，光伏电站投入运行前、后，通过光伏系统户外检测，可以及时发现设备的隐形隐患，保证电站的稳定运行。户外检测的必要性主要有：①及时发现隐性故障。光伏组件在运输、安装过程中的不规范操作会造成内部隐裂，阵列之间设计问题，这些隐性故障会影响组件输出功率，严重时导致火灾事故。②及时排除接地隐患，防止接地失效。光伏发电系统，地网连接方式及可靠性尤其重要，电缆绝缘水平降低会使光伏系统发生漏电，导致人员和设备危害，在潮湿的条件下逆变器的绝缘监测功能还会阻止逆变器启动，造成逆变器停机。户外接地检测、线缆绝缘性能检测，减少潜在的电击和火灾威胁。③及时监测数据准确性。目前，光伏电站大部分的汇流箱、逆变器等设备的运行数据都实现了后台远程监测，以满足智能化运维的需求。但是在户外检测中发现部分设备运行数据采集误差偏大，后台远程判断设备故障形同虚设，失去了远程监测的意义，智能化运维效果很差。户外检测可以及时发现采集数据监测的问题，及时督促电站校准或维修，以满足智能化运维的需求。④及时掌握设备运行性能。对光伏系统发电设备进行户外性能检测，知晓设备的运行状态及性能，及时对性能严重下降的设备进行维修或更换。
3光伏发电关键技术MPPT
太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池组、并网逆变器和监控系统组成。最大功率点跟踪控制是光伏发电系统中一项最重要的关键技术，能够控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法使阵列始终工作在最大功率点上。目前实现的跟踪方法有：恒定电压控制法（CVT）、干扰观测法（P＆O）和增量电导法（IncCond）。
4光伏发电户外检测主要内容
随着国家光伏领跑计划出台及落实，对光伏电站设备及建设提出了更高的要求。户外检测采集的太阳能电池组件在各种工作环境下的电气性能参数，对于分析各种环境因素包括太阳辐照度、太阳光谱、温度、风速风向等对组件性能的影响，可以提高光伏发电系统效率，并延长设备使用寿命。根据相关标准的要求，结合配电网的特点、光伏发电特性及接入配电网光伏发电系统对电网的影响分析，检测内容：①光伏组件功率特性检测（功率衰减测试、红外测试、EL测试），主要包括辐照度、温度、光伏电站输出功率、组件相对衰减、组件功率一致性、组件重大缺陷（热斑、隐裂等）、发电系统功率转换性能和输出功率特性等，考量光伏发电系统输出功率随辐照度和温度变化的特性；②逆变器测试（转换效率测试、电能质量检测），主要包括逆变器转换效率、谐波、电压和频率偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、直流分量等检测，主要检测发电系统稳态下的系统性能；③系统损失测试，包括逆变器串并联失配损失、直流线损、方阵间距遮挡损失；④建安质量测试，包括设备安装质量、阵列间距、设计倾角和方位角、防雷接地、电缆敷设和接线、防火及安防措施、土建工程、防腐层厚度及腐蚀情况、监控系统覆盖层级及通讯情况等；⑤安规测试，主要包括接地电阻和连续性测试、光伏组串绝缘测试；⑥组串一致性测试，主要包括组串运转电流一致性、组串开路电压一致性；⑦组串极性测试，防止极性反接、错接情况发生；⑧电站性能（PR）测试，正确认识和评估光伏电站的发电性能对于提高光伏电站的集成设计水平、对设计开发光伏电站具有参考价值。⑨ 电压、频率异常响应检测，包括欠压/频、过压/频分闸时间检测，检测发电系统暂态下的系统性能；⑩防孤岛保护检测，主要包括主动防孤岛和被动防孤岛保护性能测试，检测出现孤岛时发电系统的保护性能。
5光伏组件及光伏逆变器性能户外测试
为了优化光伏发电系统的设计，对光伏组件在安装环境下进行长期的性能测试意义重大。
逆变器是光伏发电系统的核心部件，其性能的优劣直接影响到整个电站的发电效率。通常逆变器的性能检测基本上都是在标准实验室环境下进行，缺乏实际发电运行环境下的性能检测。
光伏组件、气象站、逆变器性能等户外在线测量系统是由传感器装置将采集的模拟信号经由现场 DDC 装置转化为电信号，通过数据传输技术将信号传输至中控室。图 2 为采用户外现场 DDC 分别进行光伏组件和逆变器测试的原理图。
图 2 光伏组件、气象站、逆变器性能户外测试原理
基于长期户外测试经验，即使是经过实验室认证的产品，在实际使用过程中依旧避免不了问题的出现。为此，在逆变器真实环境运行中，研究、测试光伏逆变器的实际工作性能，力求测试结果反映设备真实情况。
6结束语
光伏发电系统的户外测试技术在现实中应用前景广阔。通过标准的测试流程、方法和大数据分析，查找影响电站发电量的主要因素和解决办法，逐一进行分析评价，力求显著提高光伏电站的整体性能，提高发电的效率，并结合测试的大量有效数据，确保在现场实际应用中对光伏发电系统性能进行客观评价及对故障分析的效率和准确性得到有效的提高。
参考文献：
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[2]董密，罗安.光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法[J].电力系统自动化，2006，（20）：97-102.[2017-08-01].
论文作者:张建斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/7
标签：光伏论文; 逆变器论文; 性能论文; 系统论文; 测试论文; 户外论文; 电站论文; 《基层建设》2017年第29期论文;