12種熱缺陷對太陽光電系統發電的影響

熱缺陷對系統發電的影響

太陽能模組是太陽光電系統電能產生的主要單元,其功能就是把太陽光轉成電能,若有影響太陽能模組轉換效率的異常發生,光能轉換成電能就會變少,根據能量守恆原理,此時就會產生額外的熱能,這就是我們所稱的熱缺陷。換言之,若有熱缺陷的存在就會對系統發電產生影響,參考 IEC 62446-3,依照熱缺陷形成原因與後續處理方式,將熱缺陷分成下列12種:

NO. 熱缺陷種類 模組功率的影響 註解
1 模組開路 100% 全片不發電
2 模組短路 100% 全片不發電
3 玻璃破裂 15.47%(粗估) 取熱斑功率衰退範圍上限
4 模組內子串短路 33.33% 1/3 片不發電
5 模組內一子串開路 33.33% 1/3 片不發電
6 模組內兩子串開路 66.66% 2/3 片不發電
7 單一電池片高溫 8.15%(平均) 國外研究熱斑對功率影響範圍:0.83%~15.47%
8 電池片遮擋 8.15%(平均) 國外研究熱斑對功率影響範圍:0.83%~15.47%
9 鳥屎或積塵 8.15%(平均) 國外研究熱斑對功率影響範圍:0.83%~15.47%
10 電池片串焊問題 0.83%(粗估) 取熱斑功率衰退範圍下限
11 接線盒高溫 0.83%(粗估) 取熱斑功率衰退範圍下限
12 電位差導致衰減 50%(平均) 國外研究 PID 對功率影響範圍:30%~70%

表中同時列出熱缺陷對太陽能模組功率影響的估算方式,表內數值參考國外相關研究,如熱斑對模組功率影響範圍約為 0.83%~15.47%,電位差導致衰減(PID)對模組功率影響範圍約為 30%~70%,玻璃破裂時可能也產生嚴重電池片破裂,電池焊接高阻值與接線盒高溫現象可能接近溫差較低的熱斑,其功率影響值就被類比成熱斑對功率影響範圍的上限與下限值。 雲端視覺化平台 IRUAV APP 內報告會表列出案場內上述熱缺陷的檢出比率與維修建議。

值得注意的是上述計算方式沒考慮到模組的串並連接,算是比較保守的發電損失估算方式,實際上任何一片異常的模組,皆會影響同一串接的模組,如玻璃破裂的模組除產生熱斑外,也可能將整串電流拉低,或因絕緣阻抗問題,造成逆變器跳脫或晚啟動,影響到更大範圍的模組發電,並隨著時間影響日益嚴重,因此發現熱缺陷後,及早處置才是上策。

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