光伏電站可以分為大型電站和屋頂式分布電站，大型電站大多在沙漠、戈壁、草原等環(huán)境惡劣的地方，而且其占地面積極廣，設(shè)備數(shù)量極多，屋頂式分布電站具有高度高、檢測(cè)人員無法方便工作的缺點(diǎn)。光伏發(fā)電站如果依靠傳統(tǒng)的方法進(jìn)行運(yùn)維，則會(huì)給企業(yè)造成極大的成本浪費(fèi)。其中熱斑是一個(gè)主要的問題，當(dāng)電站某塊組件出現(xiàn)電池片破損、隱裂等情況或部分發(fā)電組件被云、樹葉鳥糞等物體遮擋導(dǎo)致接收到的輻照強(qiáng)度不一致時(shí)或連接故障不良會(huì)導(dǎo)致局部過熱的情況。在檢測(cè)熱斑的時(shí)候大多數(shù)采用的是人工手持紅外熱像儀或者是人工手持紅外熱像儀借助升降臺(tái)去檢測(cè)，這兩種檢測(cè)方式對(duì)兩種類型的光伏電站不太適用，人力、物力以及時(shí)間等方面消耗特別大，而且在檢測(cè)高壓設(shè)備和高壓架空線路時(shí)的危險(xiǎn)程度太高。

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圖1 無人機(jī)在巡檢

近幾年，無人機(jī)設(shè)備普及問世，可以輕松自如的完成光伏電站的運(yùn)維巡檢工作， 代替了人工危險(xiǎn)的高空作業(yè)和超大量的工作。通常搭載的設(shè)備包括可見光相機(jī)與熱紅外傳感器，可以采集可見光圖像和紅外圖像，后期通過先進(jìn)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別圖像特征，分析缺陷，如識(shí)別光伏電池板內(nèi)部及外部的故障，如熱斑、破裂、灰塵等，形成巡檢報(bào)告，幫助運(yùn)營(yíng)人員快速排除故障。因此，通過無人機(jī)紅外巡檢不僅可以減輕運(yùn)維人員的工作量，避免人為誤差，還可以更加高效快捷，節(jié)約成本。

基于無人機(jī)拍攝的高清圖像和紅外圖像，以及后期圖片分析結(jié)果，下文對(duì)常見的異常進(jìn)行了分類。

1、?組件電池缺陷

組件異常在所有異常中是比較普遍的，特別是電池單點(diǎn)熱斑、多點(diǎn)熱斑，以及旁路二極管導(dǎo)通。盡管電池片熱斑尚不足被人重視，但是如果電池缺陷的數(shù)量越多，對(duì)系統(tǒng)的發(fā)電性能影響就越大，如果不處理，后期可能會(huì)發(fā)展成更嚴(yán)重的問題。如圖2所示，左1為電池單點(diǎn)熱斑，左中為多點(diǎn)熱斑，左3疑似PID問題。

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圖2

如圖3所示，分別為電池發(fā)熱異常、單個(gè)及雙個(gè)旁路二極管導(dǎo)通異常。

圖3

2、雜草等陰影遮擋

通過無人機(jī)監(jiān)測(cè)，組件、組串、陣列的陰影遮擋是易識(shí)別的，遮擋的原因可能是草木、鄰近建筑物、前后排陣列；盡管大部分的遮擋不需要從技術(shù)上解決，但是草木遮擋如果不及時(shí)去清理，對(duì)發(fā)電量影響較大。通過定期紅外成像和高分辨率無人機(jī)可見光照片，可以幫助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)更有效地制定除草計(jì)劃。

圖4 雜草遮擋

3、碎裂&灰塵&鳥糞

碎裂和灰塵遮蔽可以通過無人機(jī)數(shù)據(jù)收集期間拍攝的可見光圖像識(shí)別，這些異常大多與模組件安裝、維護(hù)、惡劣天氣導(dǎo)致玻璃破碎。灰塵、鳥糞和其他碎屑污染也會(huì)嚴(yán)重影響光伏組件的效率。

圖5 玻璃碎裂和灰塵、鳥糞

4、組串問題

組串問題除了組件熱斑，還主要表現(xiàn)為組件脫網(wǎng)、組件未接入、組串極性相反（正負(fù)極接反）。如圖6所示。

圖6

5、跟蹤系統(tǒng)角度偏差

跟蹤系統(tǒng)的方陣角度偏差也是比較普遍的，如圖7所示為平單軸跟蹤系統(tǒng)，通過無人機(jī)巡檢可快速識(shí)別到有明顯異常的方陣，其跟蹤角度偏離正常傾角。

圖7

6、惡劣天氣影響-冰雹、洪水和颶風(fēng)對(duì)組件的傷害

使用高清度可見光相機(jī)，可清晰識(shí)別出組件因外界惡劣天氣因素導(dǎo)致的異常，如冰雹、洪水、颶風(fēng)等對(duì)組件造成的傷害，以及外界比較明顯的組件表面污染。

圖8 （冰雹破壞、污染）

光伏電站要求的生命周期為25年及以上，能及時(shí)有效地排除故障是提高電站收益的重要因素。與傳統(tǒng)光伏電站人為巡檢工作相比，使用無人機(jī)搭載可見光相機(jī)、熱紅外傳感器或EL檢測(cè)設(shè)備，采集光伏組件的可見光、熱紅外圖像，可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)智能化巡檢，大大提高光伏電站的巡檢效率和安全性。

在光伏電站應(yīng)用中，使用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)高效，對(duì)無人機(jī)本身的性能以及巡檢作業(yè)，到底有哪些要求呢？請(qǐng)各位繼續(xù)關(guān)注后期相關(guān)內(nèi)容。

【參考資料】

https://www.raptormaps.com?

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：【干貨】還只用無人機(jī)查熱斑？別暴殄天物了！