一、今年的桑拿天，比往年來得更早些
根據(jù)中國氣象臺報(bào)道，6月15日下午，北京、天津、河北南部、內(nèi)蒙古東南部、遼寧大部、山東北部等地出現(xiàn)35℃以上的高溫天氣，其中北京北部、河北東部、遼寧西部局地40℃至41℃;14時(shí)，遼寧義縣氣溫達(dá)到41.3℃，一度超過新疆吐魯番，成為全國高溫冠軍。
這才6月中旬，離“三伏天”還有近1個(gè)月的時(shí)間，氣溫居然如此之高。今年的高溫桑拿天，似乎來的格外早些!
這種高溫天氣，對光伏電站有什么影響呢?
二、高溫影響光伏電站出力
1建筑物屋頂溫度遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度2016年7月24日，上海的氣溫高達(dá)40℃。亞坦能源的工程師們曾做了一組光伏電站的實(shí)測數(shù)據(jù)。(特別說明：本次數(shù)據(jù)記錄均采用的是紅外型溫度計(jì)，由于被測物體表面顏色原因，可能導(dǎo)致溫度略有偏差，但是基本反映整個(gè)被測物體表面溫度，可作參考。)
在40℃的高溫下，正午12點(diǎn)，屋面溫度高達(dá)68.5℃，比環(huán)境溫度高出28.5℃!
2光伏組件對屋頂有降溫的作用1)光伏組件表面溫度
由于光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，光伏組件表面的溫度只有57.5℃，比環(huán)境溫度高17.5℃，但比裸露的屋面溫度低11℃。
2)光伏組背板面溫度
由于組件安裝在屋面，背板處通風(fēng)條件差，因此組件的背板溫度會高于組件的表面溫度，達(dá)到63℃(由于不方便拍照，所以沒有圖片記錄)，但仍比屋頂溫度低5.5℃。
3)光伏組件下方屋面的溫度
光伏組件下方，沒有被太陽直射的屋面溫度為48℃(由于不方便拍照，所以沒有圖片記錄)，比無遮擋屋面溫度整整低20.5℃!
可以看出，光伏組件利用了太陽能、減少頂層屋面的受熱，從而間接降低頂層房間的氣溫。
與裸露屋面相比，
光伏組件表面溫度低11℃，光伏組件背面溫度低5.5℃，光伏組件下放的屋面溫度低20.5℃。
據(jù)業(yè)主介紹，自從安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)以后，在最高溫天氣，頂層房間溫度比原來降低約6℃左右。
用光伏發(fā)電，不僅節(jié)省了從電網(wǎng)購買的電能，還通過降溫節(jié)省了空調(diào)用能，達(dá)到雙倍節(jié)能的效果!
4)光伏組件出力的降低
光伏組件非常怕熱!各光伏組件的技術(shù)規(guī)格書中都會有一項(xiàng)參數(shù)：峰值功率溫度系數(shù)!一般，光伏組件的峰值功率溫度系數(shù)在-0.38~-0.44%/℃之間。即，溫度升高，光伏組件的輸出功率會降低，如下圖所示。下圖中，隨著溫度的升高，組件功率逐漸下降。
以12塊270Wp光伏組件組成的3.24kW的系統(tǒng)為例，假設(shè)組件的峰值功率溫度系數(shù)為-0.41%/℃，以背板溫度作為電池片溫度，對當(dāng)天的組件輸出功率降低進(jìn)行計(jì)算。
(63-25)℃×(-0.41%/℃)=-15.58%
3.24kWp × (1-15.58%) = 2.73kW
2016年7月24日12時(shí)，上海由于高溫造成光伏組件的功率損失為15.58%，標(biāo)稱功率為3.24kW的系統(tǒng)，在不考慮其他因素影響的情況下，光伏組件的最大輸出功率僅能達(dá)到2.73kW。
三、高溫影響逆變器壽命
光伏組件怕熱，逆變器也怕熱。逆變器內(nèi)部都是電子元件，工作時(shí)都會產(chǎn)生熱量，溫度升高對逆變器各主要部件的性能影響非常大。溫度過高的情況下，逆變器將會停止工作。
因此，為了防治溫度過高引起逆變器宕機(jī)，逆變器必須安放在陰涼處，防治太陽直射。實(shí)在無陰涼處安裝，則要搭一個(gè)小涼棚，如下圖所示。
1逆變器溫度高于環(huán)境溫度2016年7月24日，上海的氣溫高達(dá)40℃時(shí)，亞坦的工程師們也對逆變器的溫度進(jìn)行了檢測。
1)逆變器表面溫度
由于安裝在陰涼處，逆變器的表面溫度只有44.4℃，略高于環(huán)境溫度4.4℃。
逆變器的表面溫度
2)逆變器內(nèi)部元器件溫度
打開逆變器的外蓋，對內(nèi)部的溫度進(jìn)行了測試。散熱片的溫度為51.8℃，比環(huán)境溫度高11.8℃。一般逆變器的最高工作溫度都在70℃以上。因此，由于安裝時(shí)特別注意將逆變器安裝在陰涼處，使其在如此高溫下仍然正常工作。
逆變器的散熱片溫度
2過高溫度對逆變器關(guān)鍵部件壽命的影響2)高溫對膜電容壽命的影響
根據(jù)對樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實(shí)測數(shù)據(jù)，假定紋波電流相同，則工作電壓(Vw)與額定電壓(Vn)的比值(Vw/ Vn)與膜壽命的關(guān)系如下圖所示。
圖：膜電容壽命與溫度關(guān)系曲線
從上圖我們可以看出，在不同溫度、不同Vw/ Vn值下，膜電容的壽命。
表：實(shí)驗(yàn)條件下各關(guān)鍵元器件的溫度
說明：由于不滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)膜電容達(dá)不到上述溫度，根據(jù)我國資源條件，按照年滿負(fù)荷2200h的保守值進(jìn)行考慮，實(shí)際壽命應(yīng)該大于上表中的數(shù)值。
可見，若膜電容的工作溫度由70℃上升到85℃時(shí)，壽命大概下降到原來的1/3~1/5，壽命隨Vw/ Vn值得升高而降低。當(dāng)Vw/ Vn<1.1時(shí)，樣本1的壽命基本可達(dá)到25年，過載會降低其壽命;而樣本2由于溫度太高，壽命均未達(dá)到25年。
2)高溫對IGBT模塊壽命的影響
IGBT模塊作為逆變器最為核心器件，其工作時(shí)內(nèi)部結(jié)溫直接影響使用壽命，下圖是英飛凌提供的晶元結(jié)溫與壽命對應(yīng)關(guān)系曲線。
圖：模塊壽命與結(jié)溫的關(guān)聯(lián)曲線
模塊結(jié)溫和模塊壽命對比如下表。
表：模塊溫度和壽命的影響
由上表可見，在實(shí)驗(yàn)條件下，關(guān)鍵器件模塊，溫度較低的樣本1壽命是溫度較高的樣本2的1.7倍，但均未達(dá)到25年的預(yù)期壽命。
2)高溫對風(fēng)扇壽命的影響
風(fēng)扇是成熟的工業(yè)器件，應(yīng)用于樣本1的風(fēng)冷逆變器的是NMB 風(fēng)扇，防護(hù)等級為IP65，可在任何灰塵環(huán)境下，甚至完全浸入水中正常工作。下圖為NMB風(fēng)扇壽命曲線。
根據(jù)上圖，以逆變器運(yùn)行的最高環(huán)境溫度50 ℃計(jì)算，正常運(yùn)行時(shí)間為60319 小時(shí)。通過智能強(qiáng)制風(fēng)冷控制，只有逆變器的模塊溫度達(dá)到70℃以上，風(fēng)扇才會滿轉(zhuǎn)，在正常一天內(nèi)，滿足滿轉(zhuǎn)條件的時(shí)間大概在6h左右，折合27.5 年。另外，考慮雨天、以及環(huán)境溫度低于50℃等因素，風(fēng)扇的運(yùn)行壽命將更長。
三、高溫+高濕造成組件失效
在東南部地區(qū)，高溫往往伴隨高濕度。高溫、高濕天氣非常容易引起光伏組件的PID效應(yīng)，使光伏組件失效。某光伏組件，在濕度為50%、溫度為70℃的條件下，運(yùn)行100h(約20天)后的EL圖片如下圖所示。
(說明：左邊為正常組件，右邊為發(fā)生PID效應(yīng)的組件，黑色為失效電池片，約32%失效)
光伏組件PID效應(yīng)不斷加重的過程
四、高溫天氣對光伏系統(tǒng)危害總結(jié)
從上述分析可以看出，高溫天氣對光伏電站主要有以下幾個(gè)危害。
1、造成組件功率損失，從而降低發(fā)電量;
2、影響逆變器關(guān)鍵部件的壽命;
3、與高濕天氣同時(shí)存在時(shí)，容易產(chǎn)生PID效應(yīng)，從而造成組件失效。
因此，高溫天氣時(shí)，要格外注意光伏電站的運(yùn)維工作，防止由于高溫造成的電站故障。
FR:智匯光伏 王淑娟
