文 献 综 述

光伏发电系统是利用半导体材料的光产生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种发电技术，发电过程简单不消耗燃料，清洁无污染。因此，在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高。

随着光伏产业的快速发展，光伏发电故障诊断的重要性日益提高。光伏组件的平均寿命约在20-30年，但在实际应用中由于光伏组件制造工艺等原因，组件运行8-10年后，局部区域可能会出现老化、热斑等问题。光伏系统通常在无人值守的情况下运行，系统故障的发生可能会导致输出功率降低甚至影响整个系统的正常运行。在系统的日常维护中，若能提前知道故障类型和准确定位故障点，就可以使维护工作及时而有效。

典型的光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、电缆、控制器、逆变器、储能元件、负载等构成。一般来说，光伏阵列常见的故障类型有：光伏电池板的碎裂、光伏阵列的老化损坏（包括线路老化和组件老化）、光伏阵列热斑现象等。根据其衰降和失效模式，光伏阵列的故障主要为：光伏电池衰降、电池短路、电池开路、组件短路、组件开路、组件玻璃破碎、组件分层、热斑失效、密封剂失效和旁路二极管失效等。

光伏发电现有的故障诊断方法可分为：基于电路结构法、基于数学模型法、基于电气测量法、基于智能检测法、基于红外图像分析法和基于监控系统法。

基于电路结构法就是对其中的每一块光伏组件安装一个电压或电流传感器进行实时检测，通过分析检测数据来判断光伏组件是否发生故障。但光伏系统的故障原因和表现形式是多种多样的，通过改变电路结构，用传感器来测量一些电参数进行故障诊断是十分复杂的，并且会增加系统成本，所以该方法更多用于一些特殊场合或小规模光伏系统。

基于数学模型法是指通过测量电信号对系统状态及参数进行估计，实时监视光伏系统状态的变化和参数的改变。该法的关键在于建立一较准确的模型。但由于光伏系统故障多样性及极其依赖环境的特性，使得模型建立的难度很大。通常该法只能检测有限的几种故障。

基于电气测量法是最简单的方法，其中最常用的是基于测量伏安曲线的方法，通过比较测量曲线与理论曲线来判断故障。该法可以检测简单故障，但不能确定故障发生的位置，能确定的故障类型也十分有限。另一种是基于测量接地电容的方法，通过接地电容的大小判断是否有连接错误、短路、开路等故障。该法不受太阳辐射影响，但要求组成模块的光伏组件形状和特性完全相同，该条件难以满足，导致不能准确找到故障位置。基于测量反馈信号的方法是指利用反馈信号检测光伏系统是否故障，该法易受到安装环境的影响。基于测量端口参数的方法是从DC端采数据，然后进行分析故障。

基于智能检测法包含基于神经网络和基于模糊算法的方法，该法不依赖于数学模型，应用不多，但正处于发展阶段。

基于红外图像分析法不需要测量光伏组件参数，只需用红外摄像机将光伏组件拍摄下来，然后利用计算机进行图像分析即可，该法利用的是故障部件的温度与正常部件的温度差可提醒在红外图像上的原理。