1、前言 進入20世紀(jì)70年代后,光伏發(fā)電在世界范圍內(nèi)受到高度重視,發(fā)展迅速.從長期看,光伏發(fā)電終將以分散式電源進入電力市場,并部分取代常規(guī)能源;從近期看,光伏發(fā)電可以作為常規(guī)能源的補充,解決特殊應(yīng)用領(lǐng)域和邊遠無電地區(qū)民用生活用電需求,在環(huán)境保護及能源戰(zhàn)略上都具有重大的意義.太陽能發(fā)電存在生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜等干擾因素導(dǎo)致太陽能發(fā)電存在轉(zhuǎn)換率低的狀況，為提升發(fā)電效率，太陽能研發(fā)人員從技術(shù)上不斷突破，操作人員從運行上進行維護及檢測，以優(yōu)化系統(tǒng)運行。紅外熱像儀作為檢測設(shè)備已在電力設(shè)備檢測中得到了廣泛的應(yīng)用,同樣光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電力系統(tǒng),及時檢測出設(shè)備中隱藏的故障對提高太陽能的利用率至關(guān)重要, 紅外

2、熱像儀以非接觸式測量的方法檢測被測物體特定區(qū)域的溫度分布，并以不同顏色將不同的溫度形成可視圖像顯示出來。通過圖像，迅速直觀的了解區(qū)域的溫度分布狀態(tài)，可輕易發(fā)現(xiàn)高/低溫點，輕松對被測物體進行定性及定量分析.紅外熱像儀作為一種直觀,簡便的檢測設(shè)備是作為光伏系統(tǒng)設(shè)備檢測的最佳選擇.上海彼岸科儀有限公司FLIR(瑞典菲力爾)全系列紅外熱像儀應(yīng)用于太陽能系統(tǒng)性能與維護檢測 快速，有效FLIR紅外熱像儀提供標(biāo)準(zhǔn)的大廣角鏡頭及細節(jié)的精確測量，其優(yōu)異的熱靈敏度可協(xié)助探測至太陽能系統(tǒng)組件細微的溫度差異，易于檢測到缺陷部位，快速有效的對太陽能系統(tǒng)進行簡單，高效的非接觸式測量，保障運行安全。 紅外熱像儀在光伏領(lǐng)域的

3、應(yīng)用方向(FLIR技術(shù)推廣)上海彼岸科儀有限公司應(yīng)用工程師: 技術(shù)交流:134,7287,4046部分技術(shù)資料來源于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用一:檢測太陽能電池綜合缺陷FLIR 手持式E30+3.8度鏡頭太陽能電池生產(chǎn)過程如下圖所示，在組裝環(huán)節(jié)，我們使用電池片PVCell焊接、層壓成為組件Modules。當(dāng)太陽能電池板通反向電流時，電池板會發(fā)熱，電池板缺陷部分阻抗比較大發(fā)熱量也大，成為過熱區(qū)域；當(dāng)太陽能電池板出現(xiàn)短路情況，出現(xiàn)過冷區(qū)域。無論過熱還是過冷都有問題，我們可以通過紅外熱像儀觀察電池板的熱區(qū)和冷區(qū)。首先選擇有電性能缺陷的單片電池片做實驗，單片電池片表面為硅材料，沒有層壓玻璃薄膜。使用恒流電流源對電池片接

4、通反向1A電流，電池片逐漸升溫，當(dāng)電池片的整體溫度達到40時，缺陷部位升溫較快已達到60左右。如下圖左，電池片右上方區(qū)域存在過熱區(qū)域。我們將恒流電流源反向接通到太陽能電池組件上，電流大小9A。從紅外熱像儀觀察，組件升溫緩慢，但是仍然出現(xiàn)了熱區(qū)和冷區(qū)，出現(xiàn)缺陷的位置與客戶劃定的缺陷區(qū)域吻合。下圖右是組件的檢測，電池組件存在過熱和過冷區(qū)域，該電池存在缺陷并有部分短路。應(yīng)用二:太陽能電池片或組件檢測FLIR紅外熱像儀擁有超高的熱靈敏度(NETD)，能夠靈敏、準(zhǔn)確的感應(yīng)出被測物表面發(fā)生微小溫度變化，并通過非接觸檢測方式實現(xiàn)對太陽能電池片或組件缺陷的檢測。將產(chǎn)品缺陷位置直觀準(zhǔn)確地顯示在紅外熱圖中，為使用

5、者提供方便快速的檢測方案。也使得紅外熱像儀在光伏領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電池組件缺陷在太陽能系統(tǒng)運行過程中，發(fā)現(xiàn)率最高的即是電池組件的缺陷，其在紅外熱圖上表面的即為“熱點效應(yīng)”，這些缺陷的組件由于無法將吸收的熱能轉(zhuǎn)換為電能，而只能直接以“高熱”的形式表現(xiàn)出來，由于溫度比其它電池高出很多，通過紅外檢測，熱點清晰可見。單晶/多晶硅太陽能電池片隱裂無損檢測測試圖片。測試條件 ：1、將電池片直接放置在陽光下照射;           2、電極未短接;    

6、;       3、未加載反向電流;單晶硅太陽能電池片隱裂無損檢測(使用長波非制冷紅外熱像儀在未加載反向電流時拍攝的紅外熱圖)多晶硅太陽能電池片隱裂無損檢測(使用長波非制冷紅外熱像儀在未加載反向電流時拍攝的紅外熱圖)應(yīng)用三:紅外熱像儀應(yīng)用于太陽能熱斑檢測太陽能熱斑會嚴(yán)重的破壞太陽電池組件或系統(tǒng)，需要對太陽電池組件進行熱斑檢測，使相對發(fā)熱均勻的電池片進行組合或維護，以避免組件所產(chǎn)生的能量被熱斑的組件所消耗，同時避免由于熱斑可能給太陽能組件或系統(tǒng)的壽命帶來的威脅。 使用紅外熱像儀可以簡便快捷檢測出組件熱斑。什么是太陽組件熱斑？如果太陽電池

7、組件由于在制造和實驗的過程中，出現(xiàn)隱裂、碎片、焊接不良等；或在應(yīng)用過程中，被其它物體(如鳥糞、樹蔭等)長時間遮擋時，被遮擋的太陽能電池組件此時將會嚴(yán)重發(fā)熱，這就是“熱斑效應(yīng)”。這種效應(yīng)對太陽能電池會造成很嚴(yán)重地破壞作用；有光照的電池所產(chǎn)生的部分能量或所有的能量，都可能被“熱斑”的電池所消耗。熱像儀熱斑檢測用熱像儀來檢測太陽能電池組件上各電池片的發(fā)熱狀況。在正常情況下，各電池片的溫度分布均勻；如果存在組件矩陣中有個別電池片溫度出現(xiàn)異常過高，就說明此電池片可能有問題，已經(jīng)由正常光能轉(zhuǎn)電能的工作狀態(tài)，變?yōu)殡姵亟M件的負載消耗電能發(fā)熱，影響整個電池組件的轉(zhuǎn)化功率，此時需要更換溫度過高的電池片。FLIR紅

8、外熱像儀的獨特應(yīng)用 紅外熱像儀和數(shù)據(jù)采集器、紅外點溫儀相比較，有自身的優(yōu)點： 1 通過紅外線熱像儀檢測目標(biāo)電路時，不需要斷電，操作方便，同時非接觸測量使原有的溫度場不受干擾； 2 圖像直觀、快捷，方便檢測者在同時間和相同的環(huán)境下得到同一塊組件上不同電池塊的溫度，容易找出熱斑； 3 反應(yīng)速度較快，小于1秒； 4 FLIR熱像儀畫中畫及熱疊加技術(shù)：用戶采用FLIR畫中畫及熱疊加技術(shù)，除了可以拍攝紅外圖像外，還可以同時捕獲一幅可見光照片，并將其融合在一起，有助于第一時間識別和定位故障。如下圖可疑故障點。 拍攝時可能會遇到哪些問題？ 在拍攝電池組件可能會遇到的問題有： 1 強烈的太陽光或非常強的輔助光

9、源； 2 拍攝時應(yīng)該將組件在正常的太陽光或輔助光源下工作，或?qū)⒔M件在上述光源的照射下短路，否則熱斑不會出現(xiàn)。 如何才能拍攝優(yōu)質(zhì)紅外熱像？ 熱像進行拍攝時，若要得到一幅清晰的紅外熱圖，我們建議： 1 盡量選擇熱靈敏度較高的熱像儀； 2 應(yīng)使熱像儀紅外鏡頭面軸線與所要拍攝的目標(biāo)垂直；3 拍攝焦距應(yīng)盡量對準(zhǔn)； 4 先使用自動模式測量的溫度范圍；然后手動設(shè)置水平及跨度，將溫度范圍設(shè)置在最小，并包含有先前測量的溫度范圍； 5 避免太陽或輔助光源的反射。應(yīng)用四:太陽能逆變器電路板的紅外檢測電子電路的故障一般分為短路、斷路和接觸不良。電路正常工作與帶故障時，電子元件所發(fā)出的紅外線是不一樣的，也就是說電路正常

10、工作時，電路板熱成像與有故障的電路板熱成像有很大區(qū)別。  當(dāng)電子元件發(fā)生故障時，有兩種情況：一是短路，短路時電流較大，元件較熱，其紅外線輻射量大，此時熱成像較正常是紅外成像變化很大；二是當(dāng)元件斷路（接觸不良）時，流過元件的電流值幾乎為零，所以，元件溫度較正常工作時低，幾乎沒有紅外輻射，此時，熱成像與正常時熱成像差別較大。利用這一原理很容易的就判斷出電子電路故障點。紅外熱成像為測試人員提供了一種獨特的IC 測試方法, 通過一次紅外掃描成像, 即可獲取板上每個 IC 的功耗值, 并變成可視信息供測試人員進行故障診斷。太陽能逆變器驅(qū)動電路板檢測實例 熱像儀能提供清晰的電路板溫度場分布的圖像

11、和準(zhǔn)確的溫度測量。同一塊電路板的器件應(yīng)盡可能的按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，采用合理的器件排列方式，可以有效的降低印制電路的溫升，從而使器件及設(shè)備的故障率明顯下降。 熱像儀可以通過提供的紅外熱圖，幫助工程師分析出整塊線路板的溫度分布，完善工程師的設(shè)計和應(yīng)用。 電子元件工作的穩(wěn)定性與老化速度是和環(huán)境溫度息息相關(guān)的。每當(dāng)環(huán)境溫度升高10時，主要功率元件的壽命減少50，這就要求電子元器件應(yīng)該工作在相對穩(wěn)定和較低的溫度范圍內(nèi)。 熱像儀可以提供給工程師電路中各元器件的工作時發(fā)熱情況熱圖，幫助工程師分析元器件對整個電路溫度的影響，同時也能夠幫助工程師選擇合適負載能力的轉(zhuǎn)換模塊。應(yīng)用五:太陽能發(fā)電系統(tǒng)電氣配電柜的紅外檢測電氣接觸點長期處于高溫狀態(tài)，會導(dǎo)致絕緣下降或引發(fā)電氣火災(zāi)。    導(dǎo)線中通過的電流量超過安全電流值，通過電流量越大，發(fā)熱量就越大，導(dǎo)線絕緣層溫度就越高。一旦絕緣導(dǎo)線的溫度超過最高