組件為什么老出現(xiàn)故障？

大型地面光伏電站具有規(guī)模大、面積廣、巡檢任務(wù)重等特點。其中有些地面電站還面臨著地理環(huán)境復(fù)雜的問題，比如水面電站、山地電站等更是具有地形復(fù)雜、崎嶇不平、交通不便、方陣分散的特點。而大型地面電站具有龐大的組件數(shù)量，其中每個電池板和每個連接點都有可能出現(xiàn)故障，很多證據(jù)表明，組件故障是光伏發(fā)電量日益衰減的最主要原因之一。如下圖所示：

電站在光伏區(qū)域存在的風(fēng)險是多種多樣的，包括連接器松動或斷開、線纜敷設(shè)不合理、絕緣性能下降、接地故障、組件失配、組件陰影遮擋等諸多問題。隨之，給運(yùn)維工作帶來了很大的負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)的運(yùn)維方式中，只有已經(jīng)出現(xiàn)了告警信號后，運(yùn)維人員才能通過人工攜帶的設(shè)備的方式進(jìn)行離線和現(xiàn)場檢測，排查可能出現(xiàn)的問題，并依靠人工輸出報告，給出解決方案，費時費力且差異較大。這樣的方式只有當(dāng)故障已經(jīng)發(fā)生，或者組件已經(jīng)損壞的情況，運(yùn)維人員才能接收到信息并進(jìn)行處理。若能在組件發(fā)生故障之初就能察覺并杜絕故障問題的發(fā)生，不僅可以減少運(yùn)維工作量，還會減少組件的損壞，節(jié)約運(yùn)維成本，為電站增益。

01

IV功能介紹

—

智能IV曲線診斷系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的抽樣檢測方式。它可以對光伏組件進(jìn)行100%的檢測和診斷，并自動生成報告。它可以精確地檢測出多達(dá)約30種故障類型。整個檢測過程是遠(yuǎn)程進(jìn)行的，無需人工現(xiàn)場檢測。相比傳統(tǒng)的方式，智能IV曲線診斷功能能夠發(fā)現(xiàn)更多的問題，甚至提前解決潛在問題，減少組件失效率，保障電站健康運(yùn)行。智能IV診斷平臺助力高效運(yùn)維，支持一鍵開啟診斷。

智能IV診斷與掃描是光伏電站性能評估的重要手段。通過對光伏組件在不同工況下的電流-電壓曲線進(jìn)行測量和分析，可以有效評估組件的工作狀態(tài)和整體性能。固德威的IV診斷功能主要包括以下幾個步驟：

1.數(shù)據(jù)采集：在不同輻照強(qiáng)度條件下，通過逆變器進(jìn)行組串電壓電流掃描，由數(shù)采裝置采集數(shù)據(jù)上傳至SolarOS智能運(yùn)維管理平臺（下文中簡稱SolarOs系統(tǒng)）。

2.數(shù)據(jù)分析：平臺的IV診斷模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理，生成IV曲線圖，并計算相關(guān)性能指標(biāo)，如開路電壓（Voc）、短路電流（Isc）、最大功率點（Pmax）等。

3.性能評估：根據(jù)IV曲線的平特征去評估光伏組件的健康狀態(tài)，識別故障，分析致因，并給出合理化建議。IV功能在對電站組件狀態(tài)進(jìn)行評估的同時可以發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險，包括對組件壽命的預(yù)測功能等，有助于提前采取預(yù)防措施和提高發(fā)電效率。

固德威智能IV診斷系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，隨著平臺逐漸廣泛的應(yīng)用范圍，系統(tǒng)可以進(jìn)行自我學(xué)習(xí)、自我訓(xùn)練。平臺不斷積累IV診斷數(shù)據(jù)結(jié)果，通過AI學(xué)習(xí)改進(jìn)故障模型等方式讓智能IV診斷功能越來越完善，越來越精準(zhǔn)，適應(yīng)性越來越強(qiáng)。例如，山地光伏項目因其地形復(fù)雜、影響因素眾多，在傳統(tǒng)IV診斷系統(tǒng)使用過程中存在較多的干擾因素，不同項目各有差異，無法做到完全數(shù)據(jù)化、統(tǒng)一化考量。智能IV診斷能通過AI學(xué)習(xí)的方式，不斷自我迭代更新故障數(shù)據(jù)庫、檢修建議數(shù)據(jù)庫，以不斷適應(yīng)不同環(huán)境下的地面電站。

02

智能IV診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

—

地面電站的智能IV診斷可以支持電站級、子陣級和逆變器級的IV曲線診斷。因此，每個子陣列都會與SCU3000系列通訊箱連接，然后連接到GoodWe站級監(jiān)控系統(tǒng)SolarOS中的IV診斷平臺，診斷進(jìn)度及結(jié)果將會在平臺中顯示，IV診斷報告也可以進(jìn)行下載。智能IV診斷的系統(tǒng)連接如下圖所示：

智能IV曲線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

我司IV功能的組成可以分為硬件和軟件兩部分：

03

組件典型故障與IV曲線的關(guān)系

—

典型的組件故障與IV曲線有著密切的關(guān)系。如下圖所示，在組串的IV曲線當(dāng)中能夠與很多組件典型故障引發(fā)聯(lián)系。遮擋、灰塵、組件電流不一致導(dǎo)致的組串內(nèi)電流失配；組件玻璃碎裂、熱斑導(dǎo)致的組件電流輸出異常；二極管短路、組件失效等原因?qū)е碌慕M串電壓異常；組串開路；PID衰減、灰塵導(dǎo)致的組串并聯(lián)電阻過低；線纜阻抗偏高導(dǎo)致的組串串聯(lián)電阻過高；朝向異常、灰塵、組件衰減等原因?qū)е碌慕M串短路電流偏低等。

智能IV曲線診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

04

IV診斷與掃描的功能亮點

—

4.1

提高發(fā)電效率、降低維護(hù)成本、延長組件壽命

通過IV診斷和掃描技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)控光伏電站的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)性能下降或故障以及一些潛在問題，從而采取措施保證發(fā)電效率。及早發(fā)現(xiàn)和修復(fù)問題，可以有效發(fā)現(xiàn)組件的老化跡象，同時精準(zhǔn)定位故障位置，及時進(jìn)行維護(hù)或更換，延長光伏組件的使用壽命，避免因故障導(dǎo)致的長期停機(jī)和系統(tǒng)損壞，從而降低維護(hù)成本以及投入的人力物力，也有助于優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，調(diào)整安裝方案，提升系統(tǒng)的整體性能。

4.2

智能分析

隨著人工智能的發(fā)展，未來的IV診斷和掃描系統(tǒng)將更加智能化和自動化。通過算法分析和數(shù)據(jù)挖掘，可以實現(xiàn)自動故障診斷和預(yù)測維護(hù)，提升工作效率。新型傳感器和AI智能算法的快速發(fā)展，將使IV診斷和掃描功能在精度和分辨率上得到顯著提升，從而更準(zhǔn)確地評估組件狀態(tài)。隨著人工智能的發(fā)展，未來的IV診斷和掃描系統(tǒng)將更加智能化和自動化。通過算法分析和數(shù)據(jù)挖掘，可以實現(xiàn)自動故障診斷和預(yù)測維護(hù)，提升工作效率。

4.3

高精度和高分辨率

AI智能算法的快速發(fā)展將使IV診斷和掃描功能在精度和分辨率上得到顯著提升，從而更準(zhǔn)確地評估組件狀態(tài)。結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，對光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，可以實現(xiàn)更精準(zhǔn)的故障預(yù)測和性能優(yōu)化建議，為電站管理提供科學(xué)依據(jù)。

4.4

可視化展示

IV功能依托SolarOs平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對組件實時情況的反饋，并評估電站的運(yùn)行狀態(tài)，將監(jiān)測和分析結(jié)果以圖形化的方式展示，便于操作人員快速理解和處理。在此之上，還可以對組件健康狀況進(jìn)行一定程度的預(yù)測。智能IV診斷報告展示了診斷結(jié)果的詳細(xì)信息，包括診斷任務(wù)摘要、操作建議、多串IV曲線、單串和PU曲線的比較，如下圖所示：

診斷報告視圖展示