Новое исследование показывает: уменьшение количества солнечных модулей на цепочку минимизирует риски возникновения горячих точек

Группа исследователей из Университета Сурабая в Индонезии провела комплексное исследование, посвященное сбоям в работе на ранней стадии солнечной фотоэлектрической (PV) электростанции мощностью 24,9 МВт, расположенной на острове Суматра в западной Индонезии.

Исследования начались в августе 2022 года, совпав с вводом завода в эксплуатацию, и завершились в августе 2024 года.

Элиезер Тариган, главный автор, пояснил: «Относительно короткий период эксплуатации гарантирует, что обнаруженные дефекты в основном возникают из-за факторов, преобладающих на ранней стадии эксплуатации, а не из-за долгосрочного износа. Наши исследования сосредоточены на классификации и количественной оценке различных типов дефектов, которые мы наблюдали, таких как эффекты горячих точек, трещины стекла, неисправности распределительных коробок и запотевшее или обесцвеченное стекло, с целью понять, как они влияют на производительность системы».

В общей сложности солнечная установка на Суматре включает 64 140 фотоэлектрических панелей, каждая из которых имеет мощность 390 Вт. Все эти панели установлены в наземной установке, где модули соединены последовательно, образуя цепочки. Каждая цепочка состоит из 30 модулей, соединенных последовательно.

Исследователь пояснил: «Во время наблюдений на месте мы внимательно следили за рабочим напряжением и током и сравнивали их с техническими характеристиками модулей, чтобы выявить любые потенциальные нарушения. Мы сосредоточились на выявлении аномалий в выходной мощности определенных цепочек модулей. Цепочка помечалась как ненормальная, когда выходная мощность, показанная инвертором, была заметно ниже теоретических значений, рассчитанных для этой цепочки в преобладающих условиях окружающей среды. Затем эти аномалии были дополнительно исследованы, чтобы определить, были ли какие-либо дефекты в модулях».

Впоследствии исследование отдельных модулей включало визуальные осмотры, сопровождавшиеся прямыми измерениями. Более глубокий анализ включал подробные измерения и методы тепловизионной съемки. Данные, собранные в результате визуальных осмотров и измерений, были тщательно проанализированы для определения распространенности и степени воздействия каждого типа дефекта.

Ученые пояснили: «Результаты наблюдений показывают, что в течение начального двухлетнего периода эксплуатации из 64 400 установленных фотоэлектрических модулей около 678 модулей проявили эксплуатационные нарушения, вызванные различными дефектами, о которых мы упоминали ранее. Наблюдаемая частота отказов, приблизительно 1,05%, подчеркивает критическую важность раннего мониторинга и обслуживания для обеспечения надежности и долгосрочной жизнеспособности фотоэлектрических систем».

На основании результатов, большинство проблем было связано с образованием горячих точек. В частности, было обнаружено 350 отказов распределительных коробок, произошло 282 случая растрескивания стекла, отмечено 42 случая разбухания распределительных коробок и выявлено семь случаев запотевания или обесцвечивания стекла. Кроме того, были выявлены случаи затенения, вызванного окружающими объектами, такими как деревья, столбы и здания, а также самозатенение среди массивов фотоэлектрических панелей.

Профессор Тариган подвел итог: «Наш анализ показал, что полуразрезанные модули превосходят полноэлементные модули в плане смягчения эффектов перегрева. Это объясняется их более низким током на ячейку и улучшенной конфигурацией шунтирующих диодов, что приводит к снижению тепловыделения и потерь мощности. Кроме того, уменьшение количества модулей в цепочке эффективно снижает напряжение и ток в цепочке, тем самым минимизируя серьезность перегрева».