Zarządzanie efektem hot spot w modułach fotowoltaicznych
Efekt gorących punktów w modułach fotowoltaicznych to powszechny problem, którego przyczyną może być kilka czynników. Można podjąć odpowiednie środki zapobiegawcze:
Przyczyny efektu gorących punktów
- Zacienienie:Gdy część ogniw modułu fotowoltaicznego jest zacieniona (przez liście, kurz, ptasie odchody itp.), ogniwa te mogą wejść w stan polaryzacji zaporowej, zużywając energię i powodując lokalne wzrosty temperatury. To nagromadzone ciepło może prowadzić do powstawania gorących punktów, potencjalnie uszkadzając ogniwa lub materiały obudowy.1118
- Wady wewnętrzneProblemy z jakością ogniw, takie jak wady wewnętrzne lub słabe lutowanie, mogą również prowadzić do efektu gorących punktów. Problemy te powodują nienormalnie wysoką rezystancję podczas pracy, co prowadzi do zwiększonego zużycia energii i miejscowego nagrzewania.4
- Słaba konstrukcja modułu:Jeśli konstrukcja modułów fotowoltaicznych jest nieodpowiednia, np. ogniwa są umieszczone blisko siebie lub są niewłaściwie rozmieszczone, może to skutkować zacienieniem i występowaniem gorących punktów.111819
Skutki efektu gorących punktów
- Obniżona wydajność modułuEfekt „gorących punktów” znacząco zmniejsza moc wyjściową zacienionych ogniw, wpływając na ogólną wydajność modułu fotowoltaicznego. Dane eksperymentalne pokazują, że efekt „gorących punktów” może zmniejszyć szczytową moc wyjściową o około 10%.2
- Zagrożenia bezpieczeństwa:Długotrwałe działanie gorących punktów przyspiesza starzenie się modułów i może wywołać pożar, stwarzając zagrożenie dla bezpieczeństwa elektrowni fotowoltaicznych.19
Środki zapobiegawcze
- Zainstaluj diody obejściowe
- Zasada działania:Dioda obejściowa jest podłączona równolegle na obu końcach każdego łańcucha ogniw. Gdy zacienione ogniwo przechodzi w stan polaryzacji zaporowej, dioda przewodzi, zwierając zacienioną część i zmniejszając przepływający przez nią prąd, zmniejszając w ten sposób generowanie ciepła.123
- Weryfikacja efektuSymulacje i testy rzeczywiste pokazują, że instalacja diod obejściowych może znacząco obniżyć napięcie po obu stronach zacienionych ogniw, zapobiegając nadmiernemu przepływowi prądu i skutecznie kontrolując efekt hotspotów. Dane eksperymentalne wskazują, że po zainstalowaniu diod obejściowych redukcja prądu jest znacząca, a maksymalna degradacja mocy wyjściowej nie przekracza 5%.2
- Projektuj systemy fotowoltaiczne z rozwagą
- Odstępy między tablicami:Projektując elektrownie fotowoltaiczne, należy pamiętać o zachowaniu odpowiedniej odległości między panelami, aby uniknąć wzajemnego zacieniania.23
- Wysokość podparcia: Należy prawidłowo zaprojektować wysokość ram wsporczych, szczególnie w obszarach porośniętych roślinnością. Regularna konserwacja jest konieczna, aby zapobiec nadmiernemu zacienieniu.3
- Środowisko otoczenia:Podczas projektowania i budowy elektrowni fotowoltaicznych należy wziąć pod uwagę otaczające środowisko, aby zapobiec zacienianiu paneli słonecznych przez budynki.2
- Zarządzanie operacjami i konserwacją
- Regularne czyszczenie:Regularnie czyść powierzchnie modułów fotowoltaicznych, aby usunąć kurz i zanieczyszczenia, zmniejszając w ten sposób ryzyko powstawania gorących punktów.23
- Wykrywanie błędów:Wykorzystaj detekcję podczerwieni i pomiary elektryczne, aby regularnie sprawdzać stan działania modułów fotowoltaicznych, szybko identyfikując i rozwiązując problemy z punktami zapalnymi. Detekcja podczerwieni pozwala precyzyjnie obserwować punkty zapalne i wspomaga automatyczne generowanie raportów, ułatwiając personelowi konserwacyjnemu podejmowanie decyzji.
- Innowacyjne strategie zapobiegania
- Rezystory szeregoweWprowadzenie rezystorów w łańcuchach ogniw pozwala na zmniejszenie napięcia wstecznego występującego w ogniwach z gorącymi punktami, zmniejszając zarówno straty mocy, jak i temperaturę. Zaprojektowany obwód zapobiegawczy obejmuje komparatory napięcia, tranzystory MOSFET mocy, diody i rezystory dzielnika napięcia, aby skutecznie kontrolować efekty gorących punktów.7
- Optymalizacja topologii układów fotowoltaicznych:Optymalizacja topologii układów fotowoltaicznych, np. poprzez łączenie kompatybilnych modułów słonecznych szeregowo lub restrukturyzację układu układu za pomocą obwodów przełączających, pozwala na ograniczenie efektu zacienienia.4
Wniosek
Aby skutecznie zapobiegać efektowi hot spot i go kontrolować, konieczne jest wielopłaszczyznowe podejście. Producenci powinni ściśle zarządzać swoimi procesami produkcyjnymi, aby zapewnić wysoką jakość ogniw i modułów; użytkownicy powinni wybierać sprawdzonych producentów ogniw podczas zakupów; w projekcie instalacji należy uwzględnić rozsądny układ, aby uniknąć zacienienia; a regularne czyszczenie i monitorowanie powinny być przeprowadzane podczas konserwacji, aby szybko reagować na usterki.
Innowacyjne strategie, takie jak szeregowe rezystory i zoptymalizowane topologie układów fotowoltaicznych, choć droższe, pozwalają skuteczniej kontrolować efekty gorących punktów, zwiększając wydajność generacyjną i niezawodność systemów fotowoltaicznych.
