Aby przeanalizować krzywe I-U w instalacjach fotowoltaicznych, należy użyć rejestratora krzywej I-U do porównania zmierzonych krzywych ze standardowymi lub przewidywanymi krzywymi, z uwzględnieniem wpływu warunków środowiskowych, takich jak zacienienie lub temperatura.
„Schemat wyszukiwania i usuwania awarii matryc PV” to obszerny przewodnik opracowany na podstawie rozległego doświadczenia w terenie, przeglądów literatury na temat niezawodności modułów fotowoltaicznych oraz informacji eksperckich pochodzących z National Renewable Energy Laboratory (NREL). Rejestratory krzywej I-U, takie jak Fluke Solmetric PVA-1500, dostarczają szczegółowych informacji umożliwiających identyfikację problemów z wydajnością sprzętu w instalacjach fotowoltaicznych. Jednakże czynniki takie jak zacienienie, zabrudzenia, napromieniowanie, temperatura oraz techniki pomiarowe mogą komplikować pomiary wydajności instalacji PV.
Pobierz przewodnik schematu
Przedstawiono tutaj każdy z sześciu typów odchyleń krzywej I-U omówionych w tym artykule. Odchylenia są ponumerowane zgodnie z kolejnością, w jakiej zostały przedstawione na schemacie.
Rejestrowanie użytecznej krzywej I-U
W pierwszej kolejności należy sprawdzić, czy test zwraca użyteczną krzywą I-U. Jeśli tak nie jest, należy sprawdzić, czy przewody pomiarowe są prawidłowo podłączone. Jeśli są, może to oznaczać, że obwód źródłowy jest niekompletny. Sprawdź, czy jest zamontowany bezpiecznik szeregowy. Jeśli jest, sprawdź jego ciągłość. Jeśli bezpiecznik szeregowy jest sprawny, problem może występować w przewodach obwodu źródłowego. Przed przystąpieniem do testowania uszkodzonych modułów należy sprawdzić, czy nie występują przerwy w połączeniach pomiędzy modułami i inne oznaki uszkodzenia, takie jak ślady przypalenia.
W rzadkich przypadkach testy generują krzywą I-U, która wykazuje wąskie pionowe zaniki lub spadki. Przyczyną mogą być przerwy w połączeniach elektrycznych spowodowane na przykład poluzowanymi przewodami pomiarowymi lub nieprawidłowym zaciśnięciem złączy stykowych. Jeśli przerywane połączenie występuje w obwodzie źródłowym PV, należy je wyizolować i wykonać niezbędne naprawy.
Normalny kształt krzywej i wydajność
W przypadku problemów z wydajnością w terenie wymagany jest wzorzec do porównania, często oparty na danych z tabliczki znamionowej modułu lub na pomiarach z sąsiednich obwodów. Rejestratory krzywej I-U, takie jak Fluke Solmetric PVA-1500, wykorzystują oprogramowanie do przewidywania charakterystyki wydajności w standardowych warunkach testowych, dostosowując się do rzeczywistych warunków w terenie. Prawidłowy kształt krzywej I-U oraz współczynnik wydajności w zakresie od 90% do 100% zwykle wskazują na prawidłowe działanie obwodu źródłowego lub modułu PV.
Identyfikacja odchyleń krzywej I-U
Istnieje kilka typów odchyleń krzywej I-U, które mogą wystąpić z wielu możliwych przyczyn. Odchylenia te mogą obejmować schodki lub przerwy na krzywej, wskazujące na niezgodność prądu z oczekiwaniami w wyniku problemów takich jak zacienienie lub uszkodzone ogniwa.
1. Schodkowa krzywa I-U
Przerwy lub schodki na krzywej I-U — pierwszy typ odchylenia — są związane z niezgodnością prądu w badanym obwodzie ze wzorcem. Schodki na krzywej występują, gdy aktywują się diody obejściowe i przekazują prąd z pominięciem ogniw słabszych lub odbierających mniej światła. Liczba i szerokość schodków różni się w zależności od natężenia i wielkości cienia. Niezgodność prądu może wynikać z wielu przyczyn, takich jak niejednorodne zabrudzenia, częściowe zacienienie, uszkodzone ogniwa lub łańcuchy ogniw, czy też zwarte diody obejściowe.
2. Niski prąd zwarciowy
W przypadku normalnej krzywej I-U niższa od oczekiwanej wartość Isc może wynikać z błędu operatora, niewłaściwego pomiaru napromieniowania, zacienienia, zabrudzenia lub problemów z wydajnością modułu. Ponieważ możliwe jest rozwiązanie niektórych z tych problemów, schemat wyszukiwania i usuwania awarii skupia się na tym drugim typie odchylenia w pierwszej kolejności.
3. Niskie napięcie obwodu otwartego
Trzecim typem odchylenia na schemacie wyszukiwania i usuwania awarii jest niska wartość Voc. To błędny pomiar temperatury ogniwa najprawdopodobniej powoduje niską wartość Voc. Ponadto w pewnych warunkach testowych cień może być potencjalną przyczyną zmniejszenia wartość Voc. Możliwe jest również, że występują problemy sprzętowe. Ponieważ jednak napięcie w obwodzie otwartym wykazuje się jednym z najniższych wskaźników starzenia wśród wszystkich parametrów modułu PV, należy rozważyć inne przyczyny przed stwierdzeniem, że istnieje związek przyczynowy pomiędzy degradacją ogniwa a niską wartością Voc.
4. Zaokrąglone zagięcie
Zagięcie bardziej zaokrąglone od oczekiwanego charakteryzuje czwarty typ odchylenia krzywej I-U. Często trudno jest stwierdzić, czy zaokrąglone zagięcie jest wyraźnym zaburzeniem krzywej I-U, czy też jest to złudzenie wynikające ze zmian nachylenia krzywej. Zaokrąglenie zagięcia samo w sobie jest prawdopodobnie objawem procesu starzenia. Konieczne będzie ponowne przetestowanie i monitorowanie instalacji w celu zidentyfikowania i prześledzenia trendów.
5. Niski współczynnik napięcia
Niższe od oczekiwanego nachylenie pionowej odnogi krzywej I-U wyróżnia piąte odchylenie krzywej I-U. Ten stan można wykryć, porównując wizualnie zmierzone i przewidywane krzywe lub porównując wartości współczynnika napięcia w populacji pomiarów łańcuchów, pod warunkiem że krzywe nie będą zawierać schodków wynikających z niedopasowania. Aby obliczyć stosunek napięcia: VMP ÷ VOC. Stosunek napięcia stanowi doskonały wskaźnik dla identyfikacji łańcucha o nietypowym nachyleniu w pionowej odnodze krzywej I-U.
6. Niski współczynnik prądu
Wyższe od oczekiwanego nachylenie poziomej odnogi krzywej I-U wyróżnia szóste i ostatnie odchylenie krzywej I-U. Ten stan można wykryć, porównując wizualnie zmierzone i przewidywane krzywe lub porównując wartości współczynnika prądu w populacji pomiarów łańcuchów, o ile krzywe nie będą zawierać schodków wynikających z niedopasowania. Aby obliczyć współczynnik prądu: IMP ÷ ISC Współczynnik prądu stanowi doskonały wskaźnik dla identyfikacji łańcucha o nietypowych nachyleniach w poziomej odnodze krzywej I-U. Przed przystąpieniem do wyszukiwania problemów ze sprzętem należy wykluczyć cień, zabrudzenia i błędy pomiaru napromieniowania.
Wykorzystanie rejestratorów krzywej I-U do wyszukiwania i usuwania awarii
Rejestratory krzywej I-U, takie jak Fluke Solmetric PVA-1500, odgrywają kluczową rolę w wyszukiwaniu i usuwaniu awarii w instalacjach fotowoltaicznych. Dostarczają one nie tylko szczegółowych danych umożliwiających identyfikację problemów, ale także pomagają dokumentować i monitorować wydajność instalacji w czasie.
Skuteczne wyszukiwanie i usuwanie awarii w instalacjach fotowoltaicznych wymaga kompleksowej wiedzy zarówno na temat sprzętu, jak i czynników środowiskowych. Korzystanie z zaawansowanych przyrządów, takich jak Fluke Solmetric PVA-1500, a także postępowanie według ustrukturyzowanych metodologii może znacznie zwiększyć dokładność i efektywność diagnozowania oraz rozwiązywania problemów z wydajnością w instalacjach fotowoltaicznych.