Управление эффектом горячей точки в фотоэлектрических модулях
Эффект горячей точки в фотоэлектрических модулях — распространенная проблема, вызванная несколькими факторами, и существуют соответствующие профилактические меры, которые можно предпринять:
Причины эффекта горячей точки
- Затенение: Когда часть ячеек фотоэлектрического модуля затенена (листьями, пылью, птичьим пометом и т. д.), эти ячейки могут войти в состояние обратного смещения, потребляя энергию и вызывая локальные повышения температуры. Это накопленное тепло может привести к появлению горячих точек, потенциально повреждающих ячейки или материалы инкапсуляции.1118
- Внутренние дефекты: Проблемы качества в ячейках, такие как внутренние дефекты или плохая пайка, также могут привести к эффекту горячей точки. Эти проблемы создают аномально высокое сопротивление во время работы, что приводит к повышенному потреблению энергии и локальному нагреву.4
- Плохая конструкция модуля: Если конструкция фотоэлектрических модулей ненадлежащая, например, ячейки расположены близко друг к другу или неправильно расположены, это может привести к затенению и возникновению горячих точек.111819
Последствия эффекта горячей точки
- Снижение производительности модуля: Эффект горячей точки значительно снижает выходную мощность затененных ячеек, влияя на общую производительность фотоэлектрического модуля. Экспериментальные данные показывают, что эффекты горячей точки могут снизить пиковую выходную мощность примерно на 10%.2
- Угрозы безопасности: Длительное воздействие горячих точек ускоряет старение модулей и может привести к пожарам, создавая угрозу безопасности фотоэлектрических электростанций.19
Профилактические меры
- Установите обходные диоды
- Принцип работы: Обходной диод подключен параллельно на обоих концах каждой цепочки ячеек. Когда затененная ячейка входит в состояние обратного смещения, диод проводит, замыкая затененную часть и уменьшая проходящий через нее ток, тем самым снижая тепловыделение.123
- Проверка эффекта: Моделирование и реальные испытания показывают, что установка обходных диодов может значительно снизить напряжение по обе стороны затененных ячеек, предотвращая чрезмерный ток и эффективно контролируя эффекты горячих точек. Экспериментальные данные показывают, что при установке обходных диодов снижение тока является значительным, а максимальная деградация выходной мощности не превышает 5%.2
- Проектируйте фотоэлектрические системы с умом
- Расстояние между массивами: При проектировании фотоэлектрических установок важно установить соответствующее расстояние между массивами, чтобы избежать взаимного затенения.23
- Высота поддержки: Правильно проектируйте высоту опорных рам, особенно в зонах с растительностью. Регулярное обслуживание необходимо для предотвращения затенения из-за чрезмерного разрастания.3
- Окружающая среда: При проектировании и строительстве фотоэлектрических установок учитывайте окружающую среду, чтобы не допустить затенения солнечных батарей зданиями.2
- Управление эксплуатацией и техническим обслуживанием
- Регулярная уборка: Регулярно очищайте поверхности фотоэлектрических модулей от пыли и капель, что позволит снизить вероятность возникновения горячих точек.23
- Обнаружение неисправностей: Используйте инфракрасное обнаружение и электрические измерения для регулярной проверки рабочего состояния фотоэлектрических модулей, оперативно определяя и устраняя проблемы с горячими точками. Инфракрасное обнаружение может точно определять горячие точки и поддерживать автоматическую генерацию отчетов, помогая обслуживающему персоналу принимать решения.
- Инновационные стратегии профилактики
- Последовательные резисторы: Введение резисторов в цепочки ячеек может разделить обратное напряжение, испытываемое ячейками горячей точки, снижая как потерю мощности, так и температуру. Разработанная схема предотвращения включает в себя компараторы напряжения, мощные МОП-транзисторы, диоды и делители напряжения для эффективного контроля эффектов горячей точки.7
- Оптимизация топологии фотоэлектрической батареи: Оптимизируя топологию фотоэлектрических батарей, например, последовательно соединяя совместимые солнечные модули или реструктурируя компоновку батарей с помощью коммутационных схем, можно смягчить эффекты затенения горячих точек.4
Заключение
Для эффективного предотвращения и контроля эффекта горячей точки необходим многогранный подход. Производители должны строго управлять своими производственными процессами, чтобы гарантировать высокое качество ячеек и модулей; пользователи должны выбирать надежных производителей ячеек во время закупок; при проектировании завода должна быть установлена разумная планировка, чтобы избежать затенения; а также должны проводиться регулярная очистка и мониторинг во время управления техническим обслуживанием для оперативного устранения неисправностей.
Инновационные стратегии, такие как последовательно включенные резисторы и оптимизированные топологии фотоэлектрических матриц, хотя и являются более дорогостоящими, позволяют более эффективно контролировать эффекты горячих точек, повышая эффективность генерации и надежность фотоэлектрических систем.
