熱缺陷對太陽光電系統發電的影響?

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,根據我們多年實務經驗與太陽能模組的了解,依照熱缺陷形成原因與後續處理方式,將熱缺陷分成下列十二種:
NO. | 熱缺陷 | 對太陽能模組功率的影響 | 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 | 模組一子串列短路 | 33.33% | 1/3 片不發電 |
5 | 模組一子串列開路 | 33.33% | 1/3 片不發電 |
6 | 模組兩子串列開路 | 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 | 電池焊接高阻值 | 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。