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工业红外热像仪在光伏太阳能电池检测监控系统!工业红外进口测温热像仪机械钢铁窑炉热成像

发表时间: 2019-06-12 14:45:13

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作为环保的新能源,光伏产业的前景一片光明。但同时也面临诸多问题,比如光伏电站在运作中会存在质量隐患或意外事故,导致投资回报率不高,电池板的正常运行是高效发电、长期使用寿命和高投资回报率的必要条件。为了确保正常运行, 如何找到一个全面、简单可靠的监控系统,红外热像仪在光伏产业内的检测应用应运而生。使用热像仪进行太阳能电池板检查有着若干优势。异常现象能够清楚地显示在清晰的热图像上,并且与其他大部分

作为环保的新能源,光伏产业的前景一片光明。但同时也面临诸多问题,比如光伏电站在运作中会存在质量隐患或意外事故,导致投资回报率不高,电池板的正常运行是高效发电、长期使用寿命和高投资回报率的必要条件。为了确保正常运行,在生产过程中和电池板安装后,都需要一种快速、简易又可靠的太阳能电池板性能检查方法。





























如何找到一个全面、简单可靠的监控系统,红外热像仪在光伏产业内的检测应用应运而生。使用热像仪进行太阳能电池板检查有着若干优势。异常现象能够清楚地显示在清晰的热图像上,并且与其他大部分方法不同的是,热像仪能够用于对已经安装好的太阳能电池板在运行期间进行检查。***,热像仪还可在短时间内检查大片区域。

    

什么是太阳能组件热斑效应?

热斑效应
    如果太阳电池组件由于在制造和实验的过程中,出现隐裂、碎片、焊接不良等;或在应用过程中,被其它物体(如鸟粪、树荫等)长时间遮挡时,被遮挡的太阳能电池组件此时将会严重发热,这就是“热斑效应”。
    这种效应对太阳能电池会造成很严重地破坏作用;有光照的电池所产生的部分能量或所有的能量,都可能被“热斑”的电池所消耗。
太阳能热斑检测
    热像仪来检测太阳能电池组件上各电池片的发热状况。在正常情况下,各电池片的温度分布均匀;如果存在组件矩阵中有个别电池片温度出现异常过高,就说明此电池片可能有问题,已经由正常光能转电能的工作状态,变为电池组件的负载消耗电能发热,影响整个电池组件的转化功率,此时需要更换温度过高的电池片。
 
    用于预测性维护检查的便携式热像仪通常搭载有灵敏度为8–14μm波段的非制冷微量热型探测器。但在这个波段内是无法穿透玻璃的。从电池板正面检查太阳能电池时,热像仪探测到的是玻璃表面的热量分布,但只能间接探测玻璃下方电池的热量分布。因此太阳能电池板玻璃表面的可测量和可视温差比较微弱。为了使这些温差可见,用于检查的热像仪需要具备≤0.08K的热灵敏度。为了清晰显现热图像中的微弱温差,热像仪还应能够手动调节电平和跨度。
    光伏组件一般安装在具有高度反射性的铝制框架上,这种框架在热图像上会显示为冷区,因为它能反射天空中散发的热辐射。在实践中,这意味着热像仪记录到的框架温度远低于0°C。由于热像仪的直方图均衡自动适配***和最小测温值,许多细微的热异常不会立即显现。为了获得高对比度热图像,需要不断对电平和跨度进行手动调节。

 

 
    所谓的DDE(数字细节增强)功能提供了解决方式。DDE能够自动优化高动态范围场景下的图像对比度,热图像不再需要进行手动调节。因此具备DDE功能的热像仪非常适用于快速准确的太阳能电池板检查。
热像仪放置
    考虑热反射和辐射系数,虽然玻璃在8–14μm波段的辐射系数为0.85–0.90,但玻璃表面的测温并不容易。玻璃热反射如同镜面反射,这意味着不同温度的周边物体在热图像上能够清晰呈现。在最糟糕的情形中,这会导致成像失实(假“热点”)和测量误差。
 
    为了避免热像仪和操作员的玻璃热反射,热像仪不应垂直对准被检查的模块。但辐射系数在热像仪垂直时达到***,并随着热像仪角度的增加而减小。5–60°的视场角是一个较好的平衡点(0°为垂直)。
 
远距离检查
    测量期间并非总能轻易获得合适的视场角。在多数情况下,使用三脚架能够解决问题。在较为不利的条件下,可能需要使用移动作业平台或者甚至乘坐直升机飞到太阳能电池上方。在这种情况下,距离目标较远可能是一个优势,因为可以一次性检查一大片区域。为了保证热图像的质量,用于远距离检查的热像仪至少应具备320×240像素、***是640×480像素的图像分辨率。
    热像仪还应配备有互换镜头,以便操作员能够更换长焦镜头,进行远距离检查,比如从直升机上。但是建议长焦镜头仅用于图像分辨率高的热像仪。使用长焦镜头进行远距离测量的低分辨率热像仪无法探测到指示太阳能电池板故障的细微热量细节。
从不同视角进行检查
    在多数情况下,已安装的光伏组件也可用热像仪从组件后方进行检查。这种方式可以将太阳和云朵的干扰性热反射减至最小。此外,从组件后部获得的温度可能比较高,因为是直接测量电池,而不是透过玻璃表面进行测量。
周围环境和测量条件
    应选择晴朗天气进行热像检查,因为云朵会降低太阳辐照度,并产生热反射干扰。但只要所用的热像仪足够灵敏,即便是在阴天也可以获得有用的图像。安静的环境也比较有利,因为太阳能电池板表面的任何气流都会造成传递性冷却,从而降低热梯度。空气温度越低,潜在热对比度就越高。建议在清晨进行热像检查。
    另一种提高热对比度的方法是断开电池负载,以断开电流,使热量仅仅依靠太阳辐照度产生。然后接上负载,在电池的发热阶段进行检查。
    但在正常情况下,系统检查应在标准运行条件下,即负载状态下进行。取决于电池和问题或故障的类型,在无负载或短路条件下的测量结果可提供额外的信息。
红外热像仪检测优势
    红外热像仪和传统检测方式相比有自己的优点:
1
通过红外线热像仪检测目标电路时,不需要断电,操作方便,同时非接触测量使原有的温度场不受干扰;
2
图像直观、快捷,方便检测者在同时间和相同的环境下得到同一块组件上不同电池块的温度,容易找出热斑;
3
反应速度较快,小于1毫秒;
4
用户除了可以拍摄红外图像外,还可以同时捕获一幅可见光照片,并将其融合在一起,有助于***时间识别和定位故障,如下图可疑故障点。
5
在IEC61215(国际标准地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型)标准中第10.9章“热斑耐久试验”中推荐使用红外热像仪。
延伸
    如何才能拍摄优质电路红外热像?
    热像进行拍摄时,若要得到一幅清晰的红外热图,我们建议:
1.尽量选择热灵敏度较高的热像仪;
2.应使热像仪红外镜头面轴线与所要拍摄的目标垂直;
3.拍摄焦距应尽量对准;
4.先使用自动模式测量的温度范围;然后手动设置水平及跨度,将温度范围设置在最小,并包含有先前测量的温度范围;
5.避免太阳或辅助光源的反射。
光伏系统热像检查可迅速定位电池和模块的潜在缺陷,并迅速探测出电气互连问题。检查是在正常运行条件下进行,不需要关闭系统。
使用热像仪进行检测(先是用于安装期间的质量控制,紧接着是常规检查)可促进全面、简单地监控系统状态。这将有助于保持太阳能电池板的功能及延长其使用寿命。因此,使用热像仪检测太阳能电池板将显著提升运营公司的投资回报率。


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