Байпассные диоды регулярно выходят из строя. С гипотетического, но вполне реального случая, описанного в данной публикации, журнал pv magazine начинает серию, предназначенную для того, чтобы разъяснить, как начать поиск неисправностей и как их устранять, а также какие методы для поиска неисправностей наиболее эффективны.
Этот гипотетический случай произошел на самом деле. В нем показано, как компания Enovos сумела отследить проблему уже по первым признакам снижения выработки электростанции и обнаружить, что за этим стоит выход из строя десяти процентов байпассных диодов.
Солнечная электростанция: наземная солнечная электростанция мощностью 5 МВт, введена в эксплуатацию в 2011 году. В ней установлен центральный инвертор, а система мониторинга осуществляется по стрингам. Солнечные батареи ориентированы на 30 градусов к югу. Определение коэффициента производительности системы осуществляется с помощью датчика интенсивности солнечного излучения.
Система мониторинга: во многих стрингах проявились отрицательные отклонения токов по сравнению с другими стрингами, которые схожи по количеству подключенных солнечных батарей, углу наклона и ориентации. Коэффициент производительности оказался ниже, чем в дни с сопоставимой инсоляцией в том же месяце прошлого года. Программное обеспечение системы мониторинга выдало сообщение об ошибке. При более внимательном рассмотрении кривых выработки в дни с высокой инсоляцией наблюдаются отдельные надломы на кривых, т. е. внезапные падения токов в стрингах, которые потом не растут вверх.
Предположение: внезапные спонтанные падения токов в стрингах указывают на выход из строя одного или нескольких байпассных диодов в разных солнечных батареях. Выход из строя байпассного диода обычно приводит к отключению одного из трех стрингов фотоэлементов солнечной батареи. Ее мощность резко падает на треть. Снижение выработки такого масштаба при значительном количестве солнечных батарей хорошо видно на графике выработки каждого стринга при хорошей инсоляции. При слабой инсоляции такое снижение распознается заметно хуже, так как выход из строя всего одного байпассного диода в стринге с 48 солнечными батареями приводит к отклонению по току менее одного процента.
Но если такое снижение проявляется сразу на нескольких стрингах, то речь уже идет не о локальной проблеме, а о том, что проблема распределена по всей солнечной электростанции. Но вы не можете быть на сто процентов уверены, что проблема в диодах, вышедших из строя. Это может быть, например, загрязнение, которое, однако, не возникает внезапно. В случае удара молнии проблемы обычно возникают только в определенной части солнечной электростанции, а не во всей системе.
Мероприятия для идентификации неисправности: общая выработка солнечной электростанции уже упала более чем на четыре процента из-за данной проблемы. С 2011 года электростанция получает «зеленый» тариф 21,11 цента за киловатт-час. Если бы она работала безупречно, то произвела бы около пяти миллионов киловатт-часов в год и получила за подачу в сеть 1 555 500 евро в год. Снижение выработки на 4% означает потерю более 42 000 евро в год. При такой сумме денег поиск неисправности окупается в любом случае, так как ее поиск и устранение будут значительно ниже, чем потери дохода.
Поскольку проблема, по-видимому, распространяется по всей солнечной электростанции, то сначала проводятся выборочные проверки (в частности, с помощью термографической камеры), чтобы обозначить зону, в которой возникла неисправность. Потому что замеры характеристик или аналогичные замеры по всем стрингам или солнечным батареям обойдутся сегодня пока еще очень дорого. После обнаружения неисправных диодов на значительном количестве солнечных батарей важно определить точный объем проблемы, а также местоположение неисправных диодов или вместе с тем солнечных батарей. Для этого было решено сделать термографию всей солнечной электростанции с использованием дрона. Стоимость работы дрона оценивается примерно в 1000 евро за один мегаватт мощности. Съемка производилась в течение одного дня с высокой инсоляцией.
Такое решение, среди прочего, помогает выявить и другие неисправности, которые видны в термографическом изображении, например, неактивные или перегретые фотоэлементы. Если проблема не в байпассных диодах, то снимки все равно помогут.
Поскольку высокий уровень солнечной радиации является предпосылкой для использования термографа, то день для съемки следует запланировать заранее, так как в Германии, например, может понадобиться ожидание в течение нескольких дней или даже недель, пока не появятся хорошие погодные условия. Как только такой день наступил, нельзя терять ни минуты.
Хотя съемка с помощью дрона выполняется относительно быстро (в течение дня до 10 МВт), обработка снимков может занять несколько недель.
Результаты: термографическое изображение показывает, что около десяти процентов солнечных батарей имеют по одному, а то и более стрингу фотоэлементов, вышедшему из строя. Это, в свою очередь, подтверждает предположение, что снижение выработки вызвано неисправностью байпассных диодов.
Последствия: гарантия на продукт на эти солнечные батареи действует 6 лет и в данном случае уже истекла. Однако, поскольку мощность солнечной батареи снизилась на длительное время минимум на 30%, то можно обратиться к изготовителю солнечных батарей по поводу гарантии на производительность. Обычно они гарантируют снижение мощности не ниже 80% даже после 20 лет эксплуатации. И даже, если придется затратить на демонтаж солнечных батарей и их монтаж после замены за свой счет, то все равно стоит заявить об этом, как о гарантийном случае, и потребовать замены вышедших из строя солнечных батарей.
Если же производитель солнечных батарей прекратил свое существование и его гарантия стала абсолютно бесполезной, то стоит внимательно изучить распределительную коробку и диоды. В солнечных батареях этого времени часто использовались штекерные диоды, которые можно заменить несколькими движениями руки и с затратами в диапазоне нескольких центов, чтобы солнечная батарея снова начала работать полноценно. Если диоды припаяны, то затраты увеличиваются. А если распределительные коробки запаяны в солнечную батарею, то диоды заменить невозможно; но по-прежнему остается возможность поменять всю распределительную коробку по разумной цене. Обычно с таким подходом вы рискуете гарантией на солнечные батареи, но в нашем случае это уже не имеет никакого значения.
Затраты на поиск неисправности в этом случае:
Около 5 000 евро за термографию с использованием дрона + 1 человеко-день.
Источник: https://www.pv-magazine.de/2017/11/09/was-wenn-bypassdioden-ausfallen/