光伏電池板監視系統及早發現電池板異常

　　就日本太陽能電池板監測系統的現狀，記者采訪了在橫濱市經營EPC(設計、采購及施工)服務公司，同時擔任日本PV策劃師協會理事的池田真樹。

　　——日本接連啟動了百萬瓦(MW)級光伏電站，是否已形成監測太陽能電池板的發電量、及時發現不合格品，并檢測性能劣化的系統?

　　池田：日本的MW級光伏電站一般通過單獨監測每臺光伏逆變器(PCS)的發電量的方法來積累數據。1.5MW(1500千瓦)級別的發電站要設置3臺500kW的PCS。1臺PCS可監測3000～4000塊太陽能電池板的發電量。每塊電池板的發電量本來就或多或少有些不同，而且會隨著云層的流動和陰影的變化等時刻變化。即使有十幾塊太陽能電池板發生異常，發電量大幅降低，僅靠監測每臺PCS的發電量進行相互是很難發現的。

　　投入使用后不久就發現有約40塊電池板輸出異常

　　——那就是說，除非出現幾百塊太陽能電池板發生異常等導致輸出功率大幅下降的情況，否則就無法發現?

　　池田：可以減少1臺PCS監測的電池板的數量，這樣就能及時發現不合格品。本公司負責建設的一座1.5MW的光伏電站在投入使用后不到一年的時間里，就通過監測系統發現了約40塊太陽能電池板的輸出異常，及時聯系電池板廠商進行了更換。之所以能發現不合格品，是因為這座電站采用了名為“串(string)監測”的監測系統。

　　“串”是指串聯多塊太陽能電池板(太陽能電池模塊)的一個電路，一般會串聯10～20塊電池板。MW級光伏電站在架臺下的集線箱中并聯多個串，統一連接多個集線箱至PCS。“串監測”會測量每串電路的發電量，隨時監測并積累數據。具體實現時要為集線箱安裝傳感器。

　　在這座光伏電站里，就是通過比較每串的發電量數據，發現了幾個發電量較低的電路，然后用檢查設備逐一檢查那幾串電池板，最終發現了不合格品。鎖定“可疑”串后，如果是經驗豐富的專家，找出這一串中哪塊電池板異常并不是什么難事。在這個案例中，約40塊電池板的輸出功率降到了額定值的1成以下，幾乎已經不發電了。

　　——串聯的電池板哪怕只有部分發生異常，也會形成電阻，導致串電路整體的輸出功率大幅降低。這樣的話，對每臺PCS單獨監測應該也能發現吧。

　　池田：太陽能電池板的電路里嵌有名為“旁路二極管”的器件，采用即使部分發生異常產生電阻、也能讓電流避開這部分來使輸出功率不會降低的電路設計。即使有一塊電池板完全不發電，其所在串電路也會忽略這塊電池板繼續發電。像MW級光伏電站這種大規模系統，旁路二極管從某種意義上來說是個障礙，會增加發現不合格電池板的難度。在幾千塊電池板中，就算有幾塊不發電，想從整體發電量中發現異常是非常困難的。剛才說的那座電站也一樣，如果不采用串監測方法，根本發現不了40塊異常電池板。

　　串監測在德國已經普及

　　——串監測在日本的MW級光伏電站中普及到什么程度了?

　　池田：在1M級的光伏電站中，串電路多達400～500個。為所有的電路安裝測量器件進行監測需要很高成本。不過，在德國等地，串監測基本已普及，日本也陸續有MW級光伏電站采用。最初，串監測系統大多是海外生產的，成本也很高。不過最近日本的檢查設備廠商也陸續推出了此類產品，選擇變得更多。這些監測裝置必須具備通信功能，因此，以日本的通信標準為前提設計的日本產系統用起來更方便。隨著日本廠商制造的系統增加，今后會有越來越多的光伏電站采用串監測。

　　——您認為太陽能電池板不合格品的比例是多少?

　　池田：本公司在那座光伏電站中發現的約40塊不合格品是在約1萬塊電池板中發現的，按這個比例來看，應該引起重視。而且還都是日本大型廠商的品牌。不過，實際上是從海外太陽能電池板廠商手中采購太陽能電池模塊的OEM產品。隨著日本的固定價格收購制度(FIT)而興起的MW級光伏業務，其基本方針是盡量降低建設成本、提高投資效率，因此都想采用成本較低的海外產品，簡化監測系統。

　　我并不是想否定海外廠商的電池板，不過在日本的氣候和環境下使用時，能否保證20年的品質是個未知數。在以房頂設置為主的時期，日本廠商中也有過出現不合格品的企業，但都誠懇地進行了更換。經過這些教訓后，最近10年日本廠商的產品品質非常穩定，可靠性不斷升高。雖然海外廠商中也有號稱能保證20年品質的企業，但并不能保證20年后這些企業還健在。

　　但在日本MW級光伏電站的建設市場上，包括OEM在內，海外廠商制造的太陽能電池板占一多半。推行FIT促進政策后，含有相當多數量的海外不合格電池板的不合格的MW級光伏電站會越來越多，屆時，還可能出現電池板廠商和設計施工公司都消失的情況。那樣的話，發電運營商也毫無辦法只能默默承受。正因為如此，通過串監測等構筑細致的運行維護體制，及時發現問題、及時采取對策的做法越來越重要。