光伏电站旁路二极管应用失效分析

主要研究光伏电站中经常出现的集中区域多接线盒二极管失效、零星接线盒内部二极管全部失效、正反偏置电压对二极管的性能影响、ESD静电能力对二极管性能的影响,以及正常发电光伏组件出现热斑等异常现象时旁路二极管的工作状态。通过相关探索性试验,进一步破析二极管从失效初期到最终失效的发展过程和因素,以便确定电站在不同工作状态下对二极管工作可靠性的要求,并在此基础上作出总结。     

基于PVsyst的太阳能光伏电池电气特性的仿真研究

在不同辐照强度和光伏电池温度、有无旁路二极管条件下,利用光伏软件PVsyst对多晶硅光伏电池组件及其单体电池的反向特性进行了研究,对不同旁路二极管数量、局部电池不同阴影率条件下的光伏组件输出特性进行了仿真。基于辐照强度、电池温度、旁路二极管对光伏组件及其电池反向特性的影响,对旁路二极管和局部电池阴影率对光伏组件发电性能的影响进行了分析。研究结果表明:当光伏电池加反向恒定电压时,随辐照强度、电池温度升高,流过电池的电流逐渐升高;当无旁路二极管的光伏组件加反向电压时,随反向电压升高,电流升高缓慢,当带旁路二极管的光伏组件加反向电压时,旁路二极管导通,电流急剧升高;当光伏组件局部电池被遮挡时随旁路二极管数量增加,光伏组件功率损失逐渐减小,当光伏组件无旁路二极管时随光伏组件局部电池阴影率升高,光伏组件输出功率持续下降。     

大面积光伏旁路二极管击穿事故分析研究

针对某大型光伏电站发生的一起大规模光伏组件旁路二极管击穿事故,通过对故障现场光伏组件、电缆绝缘、接地、通信、防雷组件的详细巡查与检测,理论分析结合现场实验及事故现状,逐一排查旁路二极管击穿事故的原因,初步判定事故原因为雷电电磁脉冲。在此基础上,分析研究天气晴朗后,光伏阵列与故障组件之间的电压、电流关系,着重分析反灌电流对故障二极管、熔断器的影响。研究表明,雷电感应过电压导致光伏组件旁路二极管击穿,天气晴朗后大量反灌电流导致接线盒进一步烧毁。本研究验证了增设防感应雷措施的必要性,并且对光伏电站的设计、事故排查和安全运行具有非常现实的指导意义。     

考虑旁路二极管故障的光伏组件数学建模及功率特性分析研究

在光伏组件中引入旁路二极管是目前解决组件中电流失配问题的主要手段,但是当旁路二极管故障时,不仅会导致光伏组件的功率损失,极端情况下还会引发火灾。考虑到目前针对旁路二极管故障尚缺乏有效的检测手段,本文根据光伏组件中旁路二极管的工作原理和热特性,建立了一种考虑旁路二极管的光伏组件数学模型,分析了旁路二极管故障时光伏组件的输出特性;最后,搭建了并网光伏系统模型,分析了旁路二极管损坏对光伏系统最大功率跟踪控制的影响,为光伏系统故障诊断提供了理论依据。     

光伏组件接线盒二极管的击穿失效分析

针对光伏组件接线盒在电致发光(EL)检测后二极管击穿失效的现象,通过X光射线和光学显微镜对损伤二极管进行观察分析,利用数字示波器对EL测试仪的电压进行跟踪观察,并模拟高温、顺向电流和不同电压等级对二极管性能的影响。研究结果表明:接线盒两端电压峰值超过100 V时,二极管有击穿风险;组件在EL测试过程中受到过大电压冲击时会导致接线盒二极管击穿失效。     

多种类型硅电池光伏组件性能模拟的复合方法

提出一种新的多种类型硅电池光伏组件性能模拟的复合方法,该方法根据光伏组件生产厂商提供的标准测试条件下铭牌参数值,首先利用简化的四参数模型得出高精度光伏组件的I-V曲线,进而对该I-V曲线利用分段拟合的方法得出电池电流方程的微分方程在短路及开路状态下的通用求解模型,在此基础上利用五参数模型得到串联电阻Rs、并联电阻Rsh、光生电流Iph、反向饱和电流Io以及二极管理想因子n这5个电性能参数的解析解。该方法解决了五参数模型中所需的电池电流方程的微分方程在短路及开路状态下的值不能直接从组件铭牌参数中获取的问题,将计算结果与实验数据分析比较,结果表明该方法具有较高的计算精度,可为深入分析光伏组件在多种复杂情况下的性能输出提供重要手段。     

非均匀辐照下光伏组件旁通二极管可靠性研究

通过调研光伏组件室外运行与室内测试条件下光伏旁通二极管实际失效数据,分析光伏旁通二极管失效概率与工作温度、运行时间等的关系。通过环境箱和双极电源结合,设置高温加正向偏置、高低温循环加正向偏置、高低温循环加反向偏置、正反向偏置循环的室内测试条件,模拟典型光伏组件表面非均匀辐照分布情况下旁路二极管的工作情况并进行耐久性实验。实验结果表明:较高环境温度时,因固定遮挡引起的旁通二极管长期正向偏置情况下,光伏组件存在失效风险。     

光伏组件在热斑条件下的温升研究

根据标准ANSI/UL 1703测试条件,通过研究太阳电池片不同遮挡面积对旁路二极管电流、电压的影响,以及在相同遮挡面积时,单片电池片不同遮挡方向对光伏组件各部件材料的温度影响,得出光伏电站维护依据及光伏电站设计需要考虑的因素。     

局部阴影下光伏组件建模及输出特性研究

分析光伏组件的数学模型,针对遮挡情况的复杂性,提出一种可模拟大部分遮挡情况下光伏组件输出特性的方法,与传统建模方法相比,该模型可对光照强度、温度、遮挡面积等参数进行调节,能较为准确地反映不同光照、温度以及阴影条件下的光伏组件的输出特性,并分析不同旁路二极管结构的组件在遮挡情况下的功率损失问题。仿真和实验结果表明:在局部阴影条件下,非交错组件中6个旁路二极管的组件可最有效地输出功率,其研究结果可为光伏系统设计提供一定的参考。     

高辐照度对高效光伏组件性能影响的研究

研究了高辐照度下的光谱辐照度分布及其与太阳电池的匹配性,通过测试辐照前后太阳电池的光电转换效率、外量子效率(EQE)、反射率、栅线形貌,对比分析了高辐照度、超高辐照度与标准辐照度对高效太阳电池性能影响的差异,并通过与光伏组件户外数据关联分析高辐照度对光伏组件性能的影响。研究结果显示：太阳电池在经受高辐照后,短路电流的下降幅度较为明显,而其下降主要是因为栅线氧化及钝化效果变差引起的复合损失;高辐照环境下最优的光伏组件类型建议选择n型双玻半片光伏组件。评估高效光伏组件在不同环境下的性能,有助于保证光伏组件成品性能的稳定可靠。     

光伏组件在黄土高原气候条件下的性能研究

为了探明黄土高原半干旱气候条件对单晶硅光伏组件的性能影响,将光伏组件置于户外,利用光伏气象监测系统和户外I-V测试仪进行实时记录,研究其在晴天、多云和阴天等气象条件下输出参数的变化规律。结果表明:光伏组件的温度受太阳辐射强度和风速的综合影响;短路电流与太阳辐射强度呈正比,且倾角在一定范围内变化时对倾斜面上的太阳辐射强度和短路电流的影响较小;当太阳辐射强度较高时,开路电压主要受温度影响,并呈反比关系;而当太阳辐射强度较低时,其会对开路电压产生较大影响。     

一种阴影情况下光伏组件输出特性的计算方法

提出了一种计算阴影遮挡情况下组件输出特性的方法。该方法首先根据流经组件的电流对被遮挡电池及其所在电池串的输出特性进行分析,在此基础上对旁路二极管的伏安特性进行理论分析,进而判定旁路二极管导通状态,从而计算出光伏组件在阴影遮挡情况下的多峰特性。经试验验证,此种方法可精确地模拟复杂遮挡情况下光伏组件的输出特性,对于各种阴影遮挡情况下的峰值点的最大误差在3%以内。该方法较传统的失配情况下基于一个电池单元并联一个保护旁路二极管的计算方法更符合实际,具有较强的实用价值。     

旧光伏组件接线盒拆装方式分析

为了解决光伏发电系统中旧光伏组件的回收利用问题,针对旧光伏组件的接线盒进行了更换处理,重点研究了旧光伏接线盒两种不同更换方法对光伏组件电输出性能的影响,提出了光伏组件在更换旧接线盒时需注意的问题及相关工艺上的建议。     

高辐照量下遮挡时PV组件性能特性模拟分析

为研究高辐照量下(辐射强度为1200 W/m~2)遮挡时的组件可靠性,根据能量守恒定律,结合电池的单二极管和反向特性数学模型,建立适合分析遮挡情况的光伏模组仿真模型,用以分析标准工况和高辐照量条件下组件的光电转换性能和组件工作温度特性、二极管工作特性。模拟计算结果表明:在高辐照量遮挡情况下,组件最大输出功率比标准工况大18.5%;组件正常运行时的最高温度比标准工况时高14℃,比实际工况高30℃。因此,在高辐照量的地区,光伏组件尽量选择安放在通风处。旁路二极管分布可沿用标准工况的设计方案。     

光伏组件自动清洗系统的应用研究

针对积灰影响光伏组件发电量且现有光伏组件清洗方式不能满足大规模光伏电站清洗需求的情况，设计了1套光伏组件自动清洗系统。该自动清洗系统由水源、水泵、喷淋系统和可编程逻辑控制器(PLC)控制柜等组成，其可同时对3个光伏阵列进行清洗，实现光伏组件的自动清洗；然后以某8.2 MW光伏电站为例，研究了清洗前后光伏组件的I-V特性、表面温度、短路电流、开路电压、输出功率、光能转化效率的变化情况；最后分析了积灰对光伏电站经济性的影响。研究结果显示：1)相较于清洗前，清洗后光伏组件的I-V特性、表面温度、短路电流、开路电压、输出功率、光能转化效率均得到明显改善；2)当光伏组件表面处于稠密积灰状态时，经济损失基本平稳，日经济损失最高约可达4268元。由此可以说明，利用光伏组件自动清洗系统对光伏组件进行定期清洗尤为重要。     

光伏组件龙背扫描功率测试方案研究

针对常规动态IV测试(龙背测试,简称DB)在高效率、高电容N型Top光伏组件测试时出现稳定性偏差。从而导致短路电流,开路电压,最大功率出现偏差。从电池结构和测试机理上出发,分析产生这种偏差的原因,提出解决该问题的方法,解决N型Top高电容光伏组件的测试问题。     

一种光伏组件输出功率的估算模型

根据简化的太阳能电池模型,结合IEC60891关于任意条件下光伏组件的短路电流和开路电压的校正公式,提出了一种光伏组件输出功率估算模型。利用该模型估算了光伏组件在晴天、阴天、多云天气的输出功率,并与户外测试平台上实测组件的输出功率数据进行对比分析,验证了所提出的估算模型具有良好的精度与稳定性。     

阴影遮挡下光伏组件横竖向放置对发电量的影响

为了提高阴影遮挡时光伏组件的发电量,针对横、竖向放置时光伏组件相互遮挡产生的功率损失,建立了光伏组件在阴影遮挡情况下的数学模型,考虑了光伏组件并联旁路二极管的影响,仿真模拟了阴影遮挡下横、竖向放置时光伏组件的输出特性,进而以某地100kW光伏阵列为例,计算了光伏组件在不同摆放方式、不同倾角与间距下的辐射量、年发电量、阴影损失及年平均效率,为光伏电站的初步设计提供了一定的参考价值。     

晶体硅光伏组件的热斑效应详解

根据晶体硅光伏组件热斑耐久试验的结果,分析太阳电池发热的原因,并设计实验寻找热斑效应影响程度与遮挡面积大小及外接负载大小的关系,最后阐述了目前利用旁路二极管减小热斑效应影响的原理及光伏电站设计运维的注意事项。     

热斑晶硅光伏组件I-V曲线分析及特征模拟研究

基于大量的具有热斑缺陷的晶硅光伏组件测试结果,将热斑种类归纳为阴影遮挡型热斑和非遮挡型热斑.分析阴影遮挡型热斑组件的I-V曲线特征及原因,发现通过I-V曲线阶梯处线段的斜率k可表征热斑电池的漏电流大小,并结合组件EL测试结果分析了非遮挡型热斑产生的原因.解释影响光伏组件漏电流大小的原因,通过Simulink建立光伏组件...