一種對光伏組件的快速檢測方法
2023-10-09 03:07:39
一種對光伏組件的快速檢測方法
【專利摘要】本發明提供一種對光伏組件的快速檢測方法，其包括以下步驟：1)將外部電源從單個光伏組件或光伏組件陣列的電流輸入端接入電流；2)按光伏組件或光伏組件陣列的對應規格及線路布局算出應輸入的電壓和電流大小，導入後使其發熱；3)通過紅外熱像儀獲取光伏組件的紅外電磁波圖像；4)根據輸出的紅外電磁波圖像中溫度差異及區域分布狀況來判定光伏組件的組件狀況。本測試方法可實現對大規模光伏電站的光伏組件在夜間的直接測試，無需拆裝光伏組件，使得電站投產後對測試組件無損害，雖在輸出圖像的解析度上較傳統方法有所降低，但極大縮短了單塊光伏組件的檢測時間，從而大幅提高了檢測的效率。
【專利說明】一種對光伏組件的快速檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽電池組件測試【技術領域】，具體涉及一種對光伏組件的快速檢測方法，以對光伏組件的裂片、碎片、短接等異常狀況進行快速檢測。
【背景技術】
[0002]太陽能光伏組件在完成各類測試後，大部分均要求進行外觀檢查，主要是為了檢驗光伏組件是否存在以下幾大缺陷:
[0003]1、破碎、開裂、彎曲、不規整或損傷的外表面；
[0004]2、組件有效工作區域的任何薄膜層有超過一個電池面積10%以上的空隙、看得見的腐蝕；
[0005]3、在組件的邊緣和任何一部分電路之間形成連續的氣泡或剝層；
[0006]4、喪失機械完整性，導致組件的安裝和/或操作受到影響。
[0007]目前國內在太陽電池隱裂及碎片的測試均採用電致發光的原理，在實驗室遮光條件下對單塊組件施加對應之電壓及電流，由於晶體矽少子的擴散長度遠遠大於勢壘寬度，因此電子和空穴通過勢壘區時因複合而消失的機率很小，繼續向擴散區擴散。在正向偏置電壓下，p-n結勢壘區和擴散區注入了少數載流子，這些非平衡少數載流子不斷與多數載流子複合而發光，這就是太陽電池電致發光的基本原理。發光成像有效地利用了太陽電池間帶中激發電子載流子的輻射複合效應。在太陽能電池兩端加入正向偏壓，其發出的光子可以被靈敏的CCD相機獲得，即得到太陽電池的輻射複合分布圖像。但是電致發光強度非常低，而且波長在近紅外區域，要求相機必須在900-1100nm具有很高的靈敏度和非常小的噪聲。
[0008]基於電致發光原理的檢測方法所輸出的圖像清晰，但需要拆卸單塊組件在實驗室遮光條件下進行測試，即便有現場測試的設備也需要在測試地點搭建暗室，並仍需拆卸組件後進行測試，過程極易對造成組件損壞。故現有測試方法無法對已投產之大型電站的光伏組件進行評估。現有檢測方法具有以下缺陷:成相原理上採用電致發光原理，電致發光成像由於所選擇波段的原因(波長範圍一般在900-1100nm)，受外界光影響較大，需要較好的暗室，若有漏光將極大影響成相質量，其次，同時，需要將光伏組件拆卸下來才能檢測，操作工序繁瑣，每塊光伏組件檢測時間約為2-3分鐘，耗時較長，拆裝過程容易損壞組件及線纜接頭。
[0009]因此，有提供一種檢測效率高、對光伏組件破壞小、能適應對大規模光伏組件進行檢測的方法實為必要。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在於提出一種對光伏組件的快速檢測方法，其採用紅外熱像儀對單塊或多塊的光伏組件或光伏組件陣列進行區域溫度差異檢測，通過對其輸出的紅外電磁波圖像上的溫度分布狀況進行初判，以快速檢測出光伏組件的裂片、碎片、短接等異常現象，快速地判斷出各塊光伏組件的良率。
[0011]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:
[0012]本發明提供的一種對光伏組件的免拆檢測方法，其包括以下步驟:
[0013]I)將外部電源從單個光伏組件或光伏組件陣列的電流輸入端接入電流；
[0014]2)按光伏組件或光伏組件陣列的對應規格及線路布局算出應輸入的電壓和電流大小，導入後使其發熱；
[0015]3)通過紅外熱像儀獲取各光伏組件的高解析度紅外電磁波圖像；
[0016]4)根據輸出的紅外電磁波圖像中溫度差異及區域分布狀況來判定光伏組件的組件狀況。
[0017]優選地，所述光伏組件的待輸入電壓=單塊組件標準開路電壓X串聯組件數XK，所述K為1.0-1.5，優選K為1.15。外部電源的可負載功率大於被測組串的總功率。
[0018]優選地，所述實際輸入電壓為待輸入電壓的0_20%。所述紅外熱像儀採集6.9μπι-11.6μπι範圍的紅外電磁波圖像。
[0019]優選地，在步驟2)中，通電時間為10秒-5分鐘。短暫的通電時間，使得光伏組件通電發熱，可快速判斷出碎裂或短路位置。
[0020]優選地，在步驟I)中，所述電流輸入端為匯流箱或逆變箱。所述紅外熱像儀的圖像解析度不小於640*480，若低於該解析度將丟失問題區域細節，僅能確認區域位置，溫度解析度不小於0.03。所述光伏組件為太陽能電池。
[0021]與現有技術相比，本發明一種對光伏組件的快速檢測方法，無需對光伏組件拆卸，在戶外環境下，即可對目標檢測對象(光伏組件、陣列、組串)進行通電，通過紅外熱像儀對其進行發熱狀況檢測，根據採集的紅外電磁波圖像判斷出光伏組件的溫度分布狀況，若局部出現溫度過高或過低的現象(較整體溫度偏差在0.5攝氏度或以上)，則表明該區域光伏組件有缺陷，如產生碎裂或短路等現象。本發明的判斷方法，採用溫度差的成像原理，所使用的為溫度差異，即便在弱光條件下仍能完成測試，可實現對大規模光伏電站的光伏組件在夜間直接進行測試，無需拆裝光伏組件，使得電站投產後對測試組件無損害，雖在輸出圖像的解析度上有所降低，但大大縮短了單塊光伏組件的檢測時間，平均每分鐘可檢測20塊光伏組件，從而提高了檢測的效率，本發明的檢測方法的使用時間僅為傳統方法的4-5%，是現有單塊檢測效率的數十倍，且能在保證圖像質量的情況下提供更多的異常細節，如碎片、隱裂、二極體導通或局部斷路等異常現象。另外，能同時對多塊串聯的光伏組件進行同時檢測，也免去了對光伏組件的大規模拆卸、安裝和搬運的繁瑣工序，也免除了拆裝工序對光伏組件造成的破壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是採用現有傳統檢測方法對光伏組件檢測而輸出的圖像；
[0023]圖2是採用本發明實施例一檢測方法對光伏組件檢測所輸出的圖像；
[0024]圖3是採用本發明實施例一檢測方法對光伏組件檢測輸出的紅外電磁波圖像效果圖；
[0025]圖4是採用本發明檢測方法對光伏組件檢測輸出的紅外電磁波圖像示意圖；
[0026]圖5是採用本發明實施例二檢測方法對光伏組件檢測輸出的紅外電磁波圖像效果圖(光伏組件局部短路異常)；
[0027]圖6是採用本發明實施例二檢測方法對光伏組件檢測輸出的紅外電磁波圖像示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結合附圖和具體的實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0029]為了實現對光伏組件，特別是太陽能電池板的免拆檢測，本發明一種對光伏組件的免拆檢測方法，包括以下步驟:
[0030]I)將外部電源從單個光伏組件或光伏組件陣列的電流輸入端接入電流；
[0031]2)按光伏組件或光伏組件陣列的對應規格及線路布局算出應輸入的電壓和電流大小，導入後使其發熱；
[0032]3)通過紅外熱像儀獲取各光伏組件的高解析度紅外電磁波圖像；
[0033]4)根據輸出的紅外電磁波圖像中溫度差異及區域分布狀況來判定光伏組件的組件狀況。
[0034]參照圖2所示，首先，可將多塊光伏組件I相互串聯，將一臺直流穩壓電源2從太陽能電池板的匯流箱3的直流端匯入，將電源正極接入光伏組件的正極，將電源負極接入其負極，完成電源的導入；然後，由於各塊太陽能電池板的尺寸和電阻等電性參數各不相同，計算出光伏組件I所需的電壓和電流大小，按照設定的需求充電加熱光伏組件，避免溫度過高燒壞太陽能電池板，所述光伏組件的待輸入電壓=單塊組件標準開路電壓X串聯組件數XK，所述K為1.0-1.5，優選K為1.15，並控制光伏組件的外部電源的可負載功率大於被測組串的總功率，並且，控制對光伏組件的通電時間為10秒-5分鐘，通電使其發熱以檢測；然後，通電發熱的光伏組件分別接入紅外熱像儀4，輸出紅外電磁波圖像。所述匯流箱3亦可以用逆變器替代。
[0035]參照圖3-4所示，紅外電磁波圖像中，過亮或過暗的區域101為光伏組件的壞區，則表明光伏組件的局部區域出現溫度過高或過低的現象，即光伏組件為有缺陷的次品，如光伏產品發生碎裂等現象，且可初步確定光伏組件的缺陷區域的位置，從而，根據輸出的紅外電磁波圖像中溫度分布狀況來判定光伏組件的良率，如發現有壞區的光伏組件，則可判定為異常組件。
[0036]其中，所述實際輸入電壓為待輸入電壓的0_20%。所述紅外熱像儀採集6.9 μ m-11.6 μ m範圍的紅外電磁波圖像，與現有的檢測採集區間不同，採集範圍更寬對環境要求更低，受外界影響更少，便於高速了解整塊光伏組件的狀況。所述電流輸入端為匯流箱或逆變箱。所述紅外熱像儀的圖像解析度不應小於640*480，溫度解析度不小於0.03。
[0037]在戶外環境下，無需拆開光伏組件，即短暫地對多塊串聯的光伏組件進行通電，通電使得光伏組件發熱，有缺陷的光伏組件，通電後，會呈現發熱不均的現象，參照圖3所示，碎裂區域呈暗色，表明溫度較低；過亮區域表明溫度較高，通過紅外熱像儀所輸出的紅外電磁波圖像，很快地挑選出有缺陷的光伏組件，及時在現場替換。參照圖5-6所示，在藍色區域A，比周圍區域溫度低；在紅色圓圈區域B，出現焊帶短路現象，使其溫度比其他區域溫度偏聞。
[0038]採用本免拆檢測方法，單人可在I分鐘內從20-25塊組件中找出異常組件，傳統的現場測試單塊組件需3-5分鐘，本發明的免拆檢測方法，在對單組串多塊光伏組件測試時，免去了插接組件連接電纜的繁瑣工序，也不必拆開光伏組件，使用時間僅為傳統方法的4-5%，且能在保證圖像質量的情況下提供更多的異常細節，使得檢測者可迅速判斷光伏組件是否出現異常狀況。
[0039]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)將外部電源從單個光伏組件或光伏組件陣列的電流輸入端接入電流； 2)按光伏組件或光伏組件陣列的對應規格及線路布局算出應輸入的電壓和電流大小，導入後使其發熱； 3)通過紅外熱像儀獲取各光伏組件的紅外電磁波圖像； 4)根據輸出的紅外電磁波圖像中溫度差異及區域分布狀況來判定光伏組件的組件狀況。
2.根據權利要求1所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:所述光伏組件的待輸入電壓=單塊組件標準開路電壓X串聯組件數XK，所述K為1.0-1.5。
3.根據權利要求2所述的對光伏組件的快速檢測方法法，其特徵在於:所述K為1.15。
4.根據權利要求3所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:所述實際輸入電壓為待輸入電壓的O?20%。
5.根據權利要求1所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:所述紅外熱像儀採集6.9μπι-11.6μπι範圍的紅外電磁波圖像。
6.根據權利要求1所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:在步驟2)中，通電時間為10秒-5分鐘。
7.根據權利要求1所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:在步驟I)中，所述電流輸入端為匯流箱或逆變器的接入端。
8.根據權利要求1所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:外部電源的可負載功率應大於被測光伏組件陣列的總功率。
9.根據權利要求1所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:所述紅外熱像儀的溫度解析度不小於0.03。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的對光伏組件的快速檢測方法，其特徵在於:所述光伏組件為太陽能電池及對應光伏陣列。
【文檔編號】H02S50/10GK104320077SQ201410514219
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】胡振球, 戴穗, 曾飛 申請人:廣東產品質量監督檢驗研究院