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文檔簡介

1、光伏系統(tǒng)的可靠性分析報告光伏供電系統(tǒng)目前主要用于電網(wǎng)延伸有困難的山區(qū)、海島、牧區(qū)等場所,由 于光伏供電系統(tǒng)目前還沒有形成規(guī)?;a(chǎn),設(shè)計缺陷和早期失效較多,加上邊 遠地區(qū)文化、技術(shù)落后,供電系統(tǒng)維護和維修力量均跟不上,造成光伏供電系統(tǒng) 總體可靠性指標(biāo)較低,出現(xiàn)故障后修復(fù)時間往往較長,因此其平均故障修復(fù)時間 (MTTR)也較長。這個問題一直困擾著光伏行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化。1缺乏可靠性是光伏系統(tǒng)可靠性指標(biāo)降低的主要原因什么是產(chǎn)品的可靠性?可靠性是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi),完成規(guī)定 功能的能力。而可靠性設(shè)計是為了保證產(chǎn)品德可靠性而采取的一系列分析與設(shè)計 技術(shù),是通過系統(tǒng)裝置的電路設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計來實現(xiàn)的。

2、光伏系統(tǒng)的可靠性,是 指在滿足光伏供電系統(tǒng)供電能力的同時,針對光伏系統(tǒng)的具體使用環(huán)境和條件下 有可能出現(xiàn)的故障模式,采取相應(yīng)的設(shè)計技術(shù),以最少的投資使光伏產(chǎn)品滿足一 定的可靠性要求。光伏供電系統(tǒng)產(chǎn)品有的部件經(jīng)過維修后可再次使用,稱為可維修部件;有的 部件失效后無法修復(fù)或修復(fù)成本太高,這類部件稱為不可修復(fù)部件,表1列舉了 光伏供電系統(tǒng)中的部件屬性。可維修部件逆變電源控制器光伏水泵風(fēng)力發(fā)電機組不可維修部件太陽能電池板免維護鉛酸蓄電池直流燈具避雷器、熔斷器、導(dǎo)線實際上光伏供電系統(tǒng)由可維修部件和不可維修部件組成。諸如太陽能電池 板、免維護蓄電池等光伏部件,一旦失效后很難修復(fù),稱為不可維修部件,不可 維

3、修部件一般直接采用狹義可靠性指標(biāo)處理,主要有可靠度、失效率、平均壽命 3個指標(biāo),可靠度R(t)是指產(chǎn)品(或部件)在規(guī)定條件下,規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī) 定功能的概率;失效率入(t)是指已工作到時刻t尚未失效的產(chǎn)品,在時刻t后 單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率;平均壽命是指產(chǎn)品從使用開始直到發(fā)生失效所經(jīng)歷 的時間。對于逆變電源等可維修產(chǎn)品或部件,其主要指標(biāo)有可靠度、故障率和平均故 障間隔時間(MTBF)以及平均故障修復(fù)時間(MTTR)。對于由可維修部件和不可維修部件組成的光伏系統(tǒng),總體來說還應(yīng)理解為可維修 產(chǎn)品應(yīng)該說光伏系統(tǒng)的可靠性是可以設(shè)計出來的,表2是合肥陽光電源有限公司 生產(chǎn)的某種型號光伏系統(tǒng)逆變電源的失

4、效原因分析表。失效原因占失效總數(shù)的百分比()設(shè)計缺陷元器件質(zhì)量低下使用與維護不當(dāng)602514可見設(shè)計缺陷仍是光伏系統(tǒng)失效的主要原因,實質(zhì)上產(chǎn)品設(shè)計一旦完成,其 固有可靠性就確定了,生產(chǎn)制造只能保證理論上固有可靠性得以實現(xiàn),而使用和 維護只能盡量維持已獲得的固有可靠性。從表2中得知設(shè)計缺陷和元器件質(zhì)量成 為影響可靠性的主要因素。1)設(shè)計缺陷是光伏系統(tǒng)可靠性指標(biāo)低的主要原因。主要是由于光伏供電以 及系統(tǒng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小,產(chǎn)品標(biāo)準化率極低,因此進行可靠性分析、設(shè)計缺乏 資源和樣本??梢娭挥挟a(chǎn)品生產(chǎn)達到一定規(guī)模才能有更多的時間和機會修正產(chǎn)品 的缺陷,減少早期失效率,而對于由逆變電源、控制器、蓄電池等多

5、種部件組成 的光伏供電系統(tǒng)及失效情況顯得更為復(fù)雜,例如:a系統(tǒng)未能按能量守恒定律負載停電概率進行平衡設(shè)計,特別是太陽電池功 率不足造成“小馬達大車現(xiàn)象普遍存在,蓄電池經(jīng)常被深度放電,從而導(dǎo)致蓄電 池過早失效;b光伏控制器設(shè)計不合理,如電池過放點電壓普遍偏低,過放后重新接通負 載電壓滯回太小c逆變電源效率低下,保護功能不全等。2)使用、維護不當(dāng)是光伏產(chǎn)品可靠性指標(biāo)低的重要原因。在光伏系統(tǒng)中由 于太陽電池相對較長的壽命和部件相對較短的壽命之間的矛盾,光伏供電系統(tǒng)一 般屬于可維修產(chǎn)品,在出現(xiàn)故障前,我們強調(diào)平均無故障時間(MTBF)越長越 好,這只是期望,作為生產(chǎn)商來說,一旦產(chǎn)品完成生產(chǎn),其平均無故

6、障時間(NTBF) 就已確定,使用階段只能維持產(chǎn)品的可靠性;一旦出現(xiàn)故障,則要求出現(xiàn)故障后 修復(fù)時間越短越好,這就是平均修復(fù)時間(MTRR)值。光伏產(chǎn)品由于往往安裝 在偏僻地區(qū),當(dāng)?shù)鼐S修力量又很薄弱,因此其平均修復(fù)時間太長。表3是根據(jù)調(diào)查得到的SN48100C型逆變電源在通信領(lǐng)域應(yīng)用和光伏領(lǐng)域應(yīng) 用的平均故障修復(fù)時間(MTTR)值,可見應(yīng)用于光伏領(lǐng)域的逆變電源平均修復(fù) 時間很長。這個指標(biāo)急得改進,分析主要原因,除了維修人員無法克服遙遠的空 間距離外,有的屬人為因素,如某小型光伏電站處于蓄電池虧電狀態(tài),但島上官 兵不能取得電力,便私自從蓄電池上直接取電,導(dǎo)致蓄電池的過早損壞。又如內(nèi) 蒙古有一批光

7、伏電站,為降低成本采用變頻調(diào)速器取代逆變器(此方案嚴重錯 誤),系統(tǒng)失效后無人問津,導(dǎo)致系統(tǒng)平均故障修復(fù)時間遙遙無期。通信電力應(yīng)用光伏領(lǐng)域運行數(shù)量一年后故障數(shù)量 平均故障修復(fù)時間500臺7臺18小時100臺3臺170小時3)元器件質(zhì)量低下是光伏供電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)偏低的一大原因。光伏供電 系統(tǒng)由于缺乏批量生產(chǎn)能力,生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模較小,質(zhì)量管理體系不健全,導(dǎo)致零 部件進廠檢查、平估環(huán)節(jié)出現(xiàn)漏洞。另外,產(chǎn)品無規(guī)則式的惡性競爭,導(dǎo)致產(chǎn)品 價格急劇下跌,迫使生產(chǎn)商不顧及元件質(zhì)量進行采購,而且絕大多數(shù)企業(yè)沒有建 立元器件質(zhì)量控制機構(gòu)和有效的控制方法。光伏供電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的提高要提高光伏供電系統(tǒng)的可靠性,必

8、須根據(jù)光伏供電系統(tǒng)的特點,采用相應(yīng)的 可靠性設(shè)計方法,對于不可維修的光伏產(chǎn)品,如太陽電池板、蓄電池、燈具等, 必須從制定和貫徹可靠性設(shè)計準則,元器件的正確選擇與使用,降額設(shè)計、耐環(huán) 境設(shè)計等入手,嚴格執(zhí)行相關(guān)行業(yè)標(biāo)準。對于可維修的光伏供電系統(tǒng),除了采用相關(guān)的可靠性準則、合理選用光伏零 部件外,根據(jù)光伏系統(tǒng)的特點,采用了冗余設(shè)計技術(shù),使系統(tǒng)可靠性指標(biāo)大大提 高。冗余設(shè)計是在系統(tǒng)或設(shè)備完成任務(wù)起關(guān)鍵作用的地方,增設(shè)一套以上完成相 同功能的通道、單元或元件,當(dāng)該部分出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)仍能正常工作,以減少 系統(tǒng)或設(shè)備故障率,這種方法特別適合應(yīng)用于光伏系統(tǒng)。結(jié)論和建議1)光伏供電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)不高的主要原因是缺乏可靠性設(shè)計,建議同行、 專家一起合作,建立完善準確的可靠性模型,并在相關(guān)的國家標(biāo)準中對可靠性指 標(biāo)作出定量要求。2)光伏供電系統(tǒng)在故障后修復(fù)時間均很長,這樣不僅對用戶造成停電損失, 也嚴重影響了光伏

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