鹽霧和高濕環(huán)境對光伏系統(tǒng)的損害

光伏電站的工作環(huán)境非常復(fù)雜，高溫或低溫、濕度、鹽霧、重沙等極端天氣條件可以測試光伏系統(tǒng)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。由于越來越多的光伏電站建在海面、島嶼、沿海灘涂及鹽堿地帶，光伏系統(tǒng)需要有更高的抗鹽霧和高濕能力。

RFD
2021-11-13

????????鹽霧、高濕度對光伏項目運行的最大影響表現(xiàn)在：兩到三年后，這些極端環(huán)境會嚴(yán)重影響光伏組件、匯流箱、支架、電纜和逆變器等電力電子設(shè)備。

1．鹽霧和高濕對組件性能的影響

????????沿海岸建造的太陽能項目容易受到高鹽度和潮濕空氣的影響，鹽霧和高濕對組件最大的影響是PID效應(yīng)。?

????????鹽霧中含有大量的鈉離子，當(dāng)組件表面玻璃上有鹽霧沉積時，很容易在玻璃表面形成導(dǎo)電通道，影響光伏組件的抗PID性能。?

????????高濕環(huán)境也容易在組件表面形成水漬，玻璃中的鈉離子會析出到玻璃表面，空氣中的灰塵也會吸附在玻璃表面，雜質(zhì)離子溶解在水漬中，與鈉離子一起降低了玻璃的表面電阻。鹽霧與濕氣協(xié)同作用，對上述材料的影響將更嚴(yán)重。?

????????同樣，這些鹽霧或水汽也會積聚在組件的鋁邊框表面，降低鋁邊框的表面電阻。?

????????而從電池到封裝材料，再穿透玻璃，到玻璃表面，再到鋁邊框，到接地孔，由接地線到大地，這一通道就是光伏組件的漏電流通道。絕緣電阻下降將引起漏電流增加，漏電流是組件產(chǎn)生PID效應(yīng)的重要因素。因此，鹽霧和高濕環(huán)境對組件最大的影響是抗PID能力的下降。?

????????此外，組件表面有很多金屬部件，如接線盒、鋁邊框、夾具、插拔頭等，組件陣列安裝在金屬支架上，鹽霧對這些金屬部件都可能產(chǎn)生腐蝕，引起接觸電阻增加，降低機械性能等。

圖 1 - 被腐蝕的光伏端子

圖2：金屬支架和金屬緊固件的腐蝕

2. 鹽霧和高濕對電氣產(chǎn)品的影響

????????鹽霧中除了鈉離子，就是氯離子，氯離子能穿透金屬表面的保護層，與接觸金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)品失效。由于電氣產(chǎn)品一般都含有金屬部件，鹽霧和潮濕空氣會影響電線電纜、金屬支架、逆變器和匯流箱等，特別是裸露的金屬部件。?

????????溫差較大高濕環(huán)境地區(qū)，如海灘、山區(qū)，以及春秋之際水汽易蒸發(fā)凝結(jié)的氣候下，容易造成設(shè)備內(nèi)部凝露，造成內(nèi)部受潮，引起短路、拉弧等故障。

圖 3：腐蝕的光伏金屬安裝設(shè)備

????????配電箱、接線端子或逆變器內(nèi)長期積聚鹽霧和水蒸氣，會腐蝕設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，損壞設(shè)備。

圖4：逆變器內(nèi)部被腐蝕的 PCB 板和組件

圖5：腐蝕的 PE 電纜和網(wǎng)格箱內(nèi)部

3. 鹽霧和高濕損害的預(yù)防

????????大多數(shù)情況下我們無法選擇安裝的環(huán)境，這往往是項目給定的。為了降低鹽霧和高濕環(huán)境對光伏系統(tǒng)的影響，我們必須對光伏系統(tǒng)的設(shè)計采取更主動的防護、更主動的運維。

????????首先，設(shè)備需要更高的保護和高防腐水平。?

????????對于光伏組件來說，應(yīng)用與鹽霧和高濕環(huán)境下則必須加測產(chǎn)品的抗鹽霧能力測試，抗PID能力等級需要更高。?

????????IEC 標(biāo)準(zhǔn)61701專門針對組件的鹽霧測試而制定，分為六個等級，最嚴(yán)苛的就是針對海面光伏應(yīng)用。?

????????而光伏組件抗PID測試可以有更高溫度、更高濕度、更長時間、更嚴(yán)苛表面覆蓋等加嚴(yán)測試。通常在高濕地區(qū)、水面應(yīng)用都會采用雙玻組件，被認為有更好的抗PID性能。?

????????光伏組件的MC4接頭和接線盒也需要專門的防水、防腐蝕測試。?

????????對于部署在高鹽霧或高濕度地區(qū)的逆變器和配電箱，建議使用IP65以上防護等級并且通過相關(guān)性能認證的逆變器，有效防止外界濕氣進入設(shè)備。同時，配電箱需要鍍鋅和噴涂防腐漆，必須100%密閉。逆變器的印刷電路板?(PCD)?和電子元件需要有薄膜涂層、膠水或保護漆，以保護電路板免受潮氣、鹽霧和霉變。?

????????對于光伏系統(tǒng)中的線纜、金屬支架、匯流箱等產(chǎn)品，要采用經(jīng)過防腐處理的產(chǎn)品和安裝結(jié)構(gòu)，AC/DC/PE 電纜的金屬部分不應(yīng)暴露在空氣中，接線端子必須進行屏蔽和安裝，以避免與金屬表面接觸。光伏電纜最好能放置在PVC管中或埋在地下，以保護免受磨損和鹽霧腐蝕。

????????對于金屬支架、接地排金屬等，在安裝施工過程中需要涂防腐漆、鍍鋅防護處理，。?

????????其次，在光伏電站的運行過程中要有更多的運維防護。?

????????對于光伏組件來說，表面的積水、積灰和鹽霧會造成玻璃減反射膜的腐蝕，會降低玻璃表面的絕緣電阻，因此玻璃表面要盡可能保持干燥，消除積水。消除積水的最好辦法就是采用一種被稱為“自動排水除泥器”的產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用鋁合金邊框相同材質(zhì)，并做表面陽極氧化處理，能有效防止組件表面的積水、積灰。

????????對于光伏系統(tǒng)，運行時定期檢查、維修，防止腐蝕，匯流器或格柵箱在其進出口處需要耐火泥漿，以提高保護并防止水蒸氣進入，特別是要防止以下兩種情況的異金屬腐蝕。