光伏防反二極管

《光伏電站運行與維護》光伏防反二極管主講人：張凱光伏防反二極管目錄CONCENTS防反二極管的選型防反二極管的特點010203光伏防反二極管原理圖防反二極管的選型

二極管的選型至關重要,如果選擇不好,會增加匯流箱的故障率影響光伏電站的安全、經(jīng)濟和穩(wěn)定運行。

對于晶硅組件,組串電流較大(約8A),推薦采用模塊型帶散熱基板的二極管,并安裝于專用的散熱器上,保證散熱器與外界能及時進行熱量交換,避免選用螺栓型二極管。薄膜電池組件由于其電流值較小(約1A),推薦采用軸線型二極管。二極管為非線性的半導體器件,工作穩(wěn)定性受工作溫度影響較大,其結溫只能在150℃以下,正中午時匯流箱的內(nèi)部溫度可能高達80℃以上,會嚴重降低器件的工作電流值。

防反二極管的選型

二極管的額定電流——在指定的管殼溫度Tc和散熱條件下,由于其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值是按照電流的發(fā)熱效應來定義的,因此使用時應按有效值相等的原則來選取電流定額,并應留有一定的裕量。當用在頻率較高的場合時,開關損耗造成的發(fā)熱往往不能忽略;當采用反向漏電流較大的功率二極管時,其斷態(tài)損耗造成的發(fā)熱效應也不小。考慮到匯流箱工作環(huán)境溫度等因素,綜合考慮匯流箱防反二極管的電流值選擇,一般選用5倍余量,即晶硅組件工作電流在8A,二極管的額定電流選擇為50A左右。對于反相電壓,應不低于光伏組件標準測試條件下光伏組件開路電壓的2倍。實際工程應用中,由于組件串聯(lián)后的電壓在800V左右,因此極管的反向耐壓至少選擇1600以上。

由于光伏系統(tǒng)所發(fā)電能為持續(xù)的直流電,因此二極管的功率損耗只要考慮其靜態(tài)導通損耗即可。另外,由于匯流箱安裝在室外,且受到密封性能較好、陽光直射等外界因素影響,二極管的實際作環(huán)境溫度較高,推存采用模塊化的極管,避免采用老式螺栓型二板管,主要考慮其散熱面積的大小。

防反二極管的特點1.防止光伏組件正負極反接

就防反接的方法而言,主要分為以下兩類:接口防反接(通過特定的接口防止反接)和電氣設計原理防反接。接口防反接具有人為因素等諸多不可測因素在里面,加之施工難度大、成本造價高;電氣設計原理防反接,即利用防反二極管的單向導電性進行防反。由于建設過程中接線工作量較大,難免出現(xiàn)光伏組件串聯(lián)至匯流箱時正負極線混淆而接反。加裝防反二極管后,在正負極接反運行的情況下,將接反組串與系統(tǒng)隔離,起到很好的保護作用。

優(yōu)點防反二極管的特點2.防止組串之間產(chǎn)生環(huán)流,提高發(fā)電效率

組串之間因光伏組件或連線差異導致電阻不同;某一光伏組件故障或陰影遮蔽使該組串的輸出電壓低于其他組串;光伏組件干凈程度、散熱效果、損耗程度不同而存在一定壓差。3.檢修方便

當組串出現(xiàn)故障時,防反二極管可將故障組串與系統(tǒng)隔離,不僅可以保護故障組串,還可以防止故障組串對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,防止故障范圍擴大。在不影響其他設備正常運行的情況下進行檢修,保證安全的同時,減小停電范圍,提高系統(tǒng)發(fā)電效率，對于無人值守或少人值守的電站,其故障響應時間長,組串帶病工作的時間長,防反二極管可起到很好的保護作用。

防反二極管的特點

1.建設成本增加

在集中式光伏電站建設中,多晶硅光伏組件平均每20片需要一個防反二極管。1兆瓦容量大概需要2100個防反二極管。如此多的二極管安裝需要考慮散熱問題。2.自身損耗:

大容量整流二極管,自然條件下其電量損耗約0.2%-0.3%。以青海省格爾木地區(qū)20兆瓦級電站為例,電站25年平均利用小時數(shù)為1609小時,防反二極管的損耗電量約160240萬千瓦時。另外,若防反二極管安裝在匯流箱內(nèi),其功耗會使本身發(fā)熱,對于IP65(根據(jù)北京鑒衡中心制定的《光伏方陣匯流箱技術規(guī)范》匯流箱的外殼防護等級為IP65)帶檢測的匯流箱,發(fā)熱對于采樣的芯片原件產(chǎn)生一定溫漂,檢測的數(shù)據(jù)會和實際有差距,影響采樣的準確性,嚴重還會引起電氣事故。缺點防反二極管的特點3.運維工作量增加:

增加防反二極管,每個組串都增加了一個故障點,增加雛護工作量。防反二極管的質量問題會逐漸暴露,從近年青海省格爾木地區(qū)集中式光伏電站防反二極管使用情況看,使用年限3-5年的損壞率達2%-4%,并逐年升高。串聯(lián)到組串電纜上的防反二極管,施工范圍大，施工質量很難控制,并且是軟連接形式,不方便固定,接線松動的