一、今年的桑拿天，比往年来得更早些
根据中国【guó】气【qì】象台报道，9-21下【xià】午，北京、天津【jīn】、河北南【nán】部、内蒙【méng】古东南【nán】部、辽宁大部【bù】、山东北部等地出现35℃以上【shàng】的高温天气【qì】，其【qí】中北京【jīng】北【běi】部、河北东部、辽宁西部局地40℃至41℃;14时，辽宁义县气温【wēn】达到41.3℃，一度超过新疆吐鲁番，成【chéng】为全国高温【wēn】冠军。
这才6月中旬，离“三伏天【tiān】”还有【yǒu】近1个月的时间，气【qì】温【wēn】居【jū】然【rán】如此之高。今年的【de】高温桑拿天，似乎来的格外早【zǎo】些!
这种高温天气，对光伏电站有什么影响呢?
二、高温影响光伏电站出力
1建筑物屋【wū】顶温度远【yuǎn】高于环【huán】境温度【dù】9-21，上海的气温高达40℃。亚坦【tǎn】能源的工程【chéng】师们曾【céng】做【zuò】了一组光【guāng】伏电站的实测数据。(特别【bié】说明【míng】：本次【cì】数据记录均采用的是红外型温度计，由【yóu】于被测物体【tǐ】表【biǎo】面颜【yán】色【sè】原因，可能导致温度略有偏差，但是基本反映【yìng】整个被测物体表面温度，可作参【cān】考。)
在40℃的高【gāo】温下，正【zhèng】午12点，屋面温度高达68.5℃，比【bǐ】环境温度高出28.5℃!
2光伏组件对屋顶有降温的作用1)光伏组件表面温度
由于光伏组件【jiàn】将【jiāng】太阳能转换为电能，光伏组件表面的温度【dù】只有57.5℃，比环【huán】境【jìng】温度高17.5℃，但比裸露【lù】的【de】屋面温度低11℃。
2)光伏组背板面温度
由于组件安装在屋面，背【bèi】板处通风条件差【chà】，因【yīn】此组【zǔ】件的背板温【wēn】度会高于组件的表面【miàn】温度，达到【dào】63℃(由于不【bú】方便拍照，所以没有图【tú】片记录)，但仍【réng】比屋顶【dǐng】温【wēn】度低5.5℃。
3)光伏组件下方屋面的温度
光【guāng】伏【fú】组件【jiàn】下方，没有被太【tài】阳直射【shè】的屋面温度为48℃(由于【yú】不方便拍【pāi】照，所以没有图【tú】片记录)，比无【wú】遮挡屋面温度整整低20.5℃!
可以【yǐ】看出，光伏组件利用了太【tài】阳能、减少顶层屋面的受【shòu】热，从【cóng】而间接降低顶层【céng】房【fáng】间的气【qì】温。
与裸露屋面相比，
光伏【fú】组【zǔ】件表【biǎo】面【miàn】温度低【dī】11℃，光伏组【zǔ】件背面温度低5.5℃，光伏【fú】组件下【xià】放的屋面温度低20.5℃。
据业主介绍，自从安装光伏发电系统以后，在最高温天气，顶层房间温度比原来降低约6℃左右。
用光伏发电【diàn】，不仅节省了从【cóng】电网购【gòu】买的电能【néng】，还通【tōng】过降温节【jiē】省了【le】空调用能，达到双倍节能的效果!
4)光伏组件出力的降低
光伏组件非常【cháng】怕热【rè】!各【gè】光伏组件的技术【shù】规格书中都会有【yǒu】一项参数：峰值功率【lǜ】温度系【xì】数!一般，光伏组【zǔ】件的【de】峰【fēng】值功率温度系数在-0.38~-0.44%/℃之间。即，温度升【shēng】高，光【guāng】伏组件的输【shū】出功率【lǜ】会降低，如下图所【suǒ】示。下图中，随【suí】着温度的升高，组件功率逐【zhú】渐下【xià】降。
以12块270Wp光伏组件组成【chéng】的3.24kW的系统为例【lì】，假设组【zǔ】件的峰值【zhí】功率温【wēn】度系数为-0.41%/℃，以背板温度【dù】作为电池片温度，对当天【tiān】的【de】组件输出功率降低进【jìn】行【háng】计算。
(9-21)℃×(-0.41%/℃)=-15.58%
3.24kWp × (9-21.58%) = 2.73kW
2016年7月24日12时【shí】，上海【hǎi】由于高温造成光伏组件的功率损失为15.58%，标称【chēng】功率为3.24kW的系统【tǒng】，在不考虑其他因【yīn】素影【yǐng】响的情况下【xià】，光伏【fú】组件的最【zuì】大【dà】输出功率【lǜ】仅能达到2.73kW。
三、高温影响逆变器寿命
光【guāng】伏组件怕热，逆变器也怕热【rè】。逆变器内【nèi】部都是电【diàn】子元件，工作时【shí】都会【huì】产生热量【liàng】，温度【dù】升【shēng】高对【duì】逆变器各主要部件的性能影响非【fēi】常大。温度过【guò】高的情况下，逆变器将会停止工作。
因此，为【wéi】了防治【zhì】温度过【guò】高【gāo】引起逆【nì】变器宕机，逆变【biàn】器【qì】必须安放【fàng】在阴凉处，防【fáng】治太阳直【zhí】射。实在无阴凉处安装，则要搭一【yī】个小凉棚，如下图所示。
1逆变器【qì】温【wēn】度【dù】高于环境温度9-21，上海的气温【wēn】高达40℃时，亚坦的【de】工程师【shī】们也对逆变器【qì】的温度进行了检测。
1)逆变器表面温度
由于安装在阴凉【liáng】处，逆变器的表面【miàn】温度只有【yǒu】44.4℃，略高于【yú】环境温度4.4℃。
逆变器的表面温度
2)逆变器内部元器件温度
打开逆变器的外【wài】盖，对内部【bù】的【de】温度进行了测试。散热片的【de】温【wēn】度为51.8℃，比环境温度高【gāo】11.8℃。一【yī】般逆【nì】变器的最高工【gōng】作温度都在70℃以上。因此，由于安装时【shí】特别【bié】注意将【jiāng】逆【nì】变器安装在阴凉处，使其在如此高温下仍然正【zhèng】常工作。
逆变器的散热片温度
2过高温度【dù】对逆变器【qì】关键部件寿命的影响2)高【gāo】温对膜电【diàn】容寿命的影【yǐng】响
根据对样本产品【pǐn】的【de】内部温度实测数【shù】据，假定纹波电流相同，则工作电压(Vw)与额定电压【yā】(Vn)的比【bǐ】值(Vw/ Vn)与【yǔ】膜寿命的【de】关【guān】系如下【xià】图所示。
图：膜电容寿命与温度关系曲线
从【cóng】上图我们可【kě】以看出，在不同温【wēn】度、不同Vw/ Vn值下【xià】，膜电容【róng】的寿【shòu】命。
表：实验条件下各关键元器件的温度
说明：由于不满负荷运转时【shí】膜电容达不到上【shàng】述温度【dù】，根据我国资源条件，按照【zhào】年【nián】满负【fù】荷2200h的【de】保守值【zhí】进行考虑，实际寿命应该大于【yú】上表【biǎo】中的数值【zhí】。
可【kě】见，若膜电容的工作【zuò】温【wēn】度由【yóu】70℃上升到85℃时，寿命大概下降到原来【lái】的1/3~1/5，寿【shòu】命随Vw/ Vn值得升高而【ér】降【jiàng】低。当Vw/ Vn<1.1时，样本1的寿命基本可达【dá】到25年，过【guò】载会降低其【qí】寿【shòu】命;而【ér】样本2由于温度太高，寿命【mìng】均未达到25年【nián】。
2)高温对IGBT模块寿命的影响
IGBT模块作为逆变器【qì】最为核【hé】心器件，其工作【zuò】时内【nèi】部结温直接【jiē】影响使用寿【shòu】命【mìng】，下图是英飞凌提供的晶元结温与寿命【mìng】对应关系【xì】曲线【xiàn】。
图：模块寿命与结温的关联曲线
模块结温和模块寿命对比如下表。
表：模块温度和寿命的影响
由【yóu】上表可见【jiàn】，在实【shí】验条件下，关键器件模块，温度【dù】较【jiào】低【dī】的样本1寿命是【shì】温度较高的样本【běn】2的【de】1.7倍，但【dàn】均【jun1】未达到25年的预期寿命。
2)高温对风扇寿命的影响
风【fēng】扇是成熟【shú】的工业【yè】器件，应用于【yú】样本1的风冷逆变【biàn】器【qì】的【de】是NMB 风扇，防护等级为IP65，可在任何灰尘环境下，甚至完全浸入水中正【zhèng】常工作。下【xià】图为NMB风扇【shàn】寿命曲线【xiàn】。
根据上图，以逆变器运行【háng】的最高环境温度50 ℃计算【suàn】，正常【cháng】运行时间为60319 小时【shí】。通过智能强制风冷控制【zhì】，只有逆变器的模块温【wēn】度达【dá】到【dào】70℃以上【shàng】，风扇才【cái】会满【mǎn】转，在正常一天【tiān】内，满足满转条件【jiàn】的【de】时间大【dà】概在【zài】6h左右，折合27.5 年。另外【wài】，考虑雨天、以及环【huán】境温度【dù】低于50℃等因素，风扇【shàn】的运行【háng】寿命将【jiāng】更长。
三、高温+高湿造成组件失效
在东【dōng】南部地区，高【gāo】温往【wǎng】往伴随高湿度。高温、高湿天气【qì】非常容易【yì】引起光伏组件的PID效【xiào】应，使光伏【fú】组件【jiàn】失效。某光伏组件，在【zài】湿【shī】度为50%、温度为70℃的条件【jiàn】下，运行100h(约20天)后【hòu】的【de】EL图片如下图所示。
(说明：左边【biān】为正【zhèng】常组件，右边为【wéi】发生PID效应的【de】组件，黑色为失效电池【chí】片，约32%失效)
光伏组件PID效应不断加重的过程
四、高温天气对光伏系统危害总结
从上述分析可以看出，高温天气对光伏电站主要有以下几个危害。
1、造成组件功率损失，从而降低发电量;
2、影响逆变器关键部件的寿命;
3、与高【gāo】湿天【tiān】气同时存在时，容易产生PID效【xiào】应【yīng】，从而造【zào】成组【zǔ】件失效。
因【yīn】此，高【gāo】温天气时【shí】，要格外注意光伏【fú】电站的运维工【gōng】作，防【fáng】止由于高温造成的电【diàn】站故障。
FR:智汇光伏 王淑娟
