無(wú)人機(jī)光伏熱紅外巡檢系統(tǒng)方案光伏板缺陷運(yùn)維

近幾十年來(lái)，追求低碳能源供應(yīng)和技術(shù)進(jìn)步方面的巨大努力推動(dòng)了各種可再生能源的蓬勃發(fā)展，例如太陽(yáng)能，風(fēng)能，海洋能，水力發(fā)電和生物質(zhì)能等。目前，太陽(yáng)能光伏能源在全球向清潔低碳能源供應(yīng)過(guò)度方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

運(yùn)行光伏系統(tǒng)成本的把控因素之一是增加光伏組件的可靠性和使用壽命。隨著光伏電站的市場(chǎng)擴(kuò)張對(duì)大，對(duì)光伏電站的可靠性提出了迫切的需求，需要更好的對(duì)光伏電站進(jìn)行故障檢測(cè)以保障光伏電站的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

目前，大型光伏電站系統(tǒng)通常設(shè)在沒有明顯遮陽(yáng)區(qū)域的平原和丘陵區(qū)域，這些地區(qū)通常來(lái)說(shuō)較為偏遠(yuǎn)，給光伏巡檢監(jiān)測(cè)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的光伏組件巡檢是通過(guò)人工巡檢進(jìn)行評(píng)估，但這種巡檢方式效率低、錯(cuò)誤率比較高，在規(guī)模較大的光伏系統(tǒng)用人工通過(guò)視覺來(lái)評(píng)估在實(shí)踐中并不可行。除此之外，PL和EL也可以用來(lái)測(cè)量，基于PL技術(shù)的載體由光產(chǎn)生，并積聚在細(xì)胞中的缺陷或雜質(zhì)中。由于發(fā)光區(qū)域代表少數(shù)載流子的較高濃度，因此暗區(qū)域可以解釋為太陽(yáng)能電池中的缺陷集中。EL技術(shù)類似于PL技術(shù)，因?yàn)檩d流子使用正向偏置中施加的電壓注入太陽(yáng)能電池結(jié)。然而，EL測(cè)試提出了嚴(yán)格的環(huán)境要求，即測(cè)試只能在黑暗的空間內(nèi)進(jìn)行，因?yàn)樵诟邏簣?chǎng)中通過(guò)發(fā)光材料的電流發(fā)出的光低于背景光。由于EL測(cè)試通常是一種室內(nèi)評(píng)估工具，因此將其應(yīng)用于室外現(xiàn)場(chǎng)性能檢查存在挑戰(zhàn)。

總的來(lái)說(shuō)，光伏電站巡檢目前存在以下幾個(gè)難點(diǎn)：1.專業(yè)技術(shù)檢測(cè)人員較少；2.面積大，偏僻，場(chǎng)區(qū)巡視難度大；3.人工巡檢熱板檢測(cè)效率比較低；4.巡檢的覆蓋面積較大。

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)的快速發(fā)展，被應(yīng)用于許多用途，比如搜索救援、消防滅火、測(cè)繪建模等領(lǐng)域。無(wú)人機(jī)光伏巡檢系統(tǒng)能夠集成視覺評(píng)估和基于熱紅外測(cè)溫儀的分析，用于大型光伏系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和缺陷檢測(cè)。

無(wú)人機(jī)光伏熱紅外巡檢方案的工作流程

1.生成光伏電站的正射影像

外線精細(xì)化及熱紅外巡檢

使用無(wú)人機(jī)配合測(cè)繪軟件地面站生產(chǎn)光伏電站的正射影像，鳥瞰整個(gè)光伏電場(chǎng)。

使用GIS建模軟件打開正射影像

2.面板組件巡檢方法

光伏組件的“熱斑”

在光伏電站的長(zhǎng)期使用中，光伏組件難免有鳥禽排泄物、浮土、落葉、雜草等遮擋物，這些遮擋物在光伏組件上形成了陰影。由于局部陰影的存在，光伏組件中某些電池單片的電流以及電壓發(fā)生了變化。從而導(dǎo)致光伏組件局部電流與電壓之積增大，使光伏組件的局部溫度上升，這種現(xiàn)象叫“熱斑效應(yīng)”。當(dāng)然面板受到外力的損壞也會(huì)導(dǎo)致局部電流與電壓之積增大從而產(chǎn)生“熱斑效應(yīng)”。

一般來(lái)說(shuō)面板組件成東西向?yàn)榕牛媳毕驗(yàn)榱校矙z的飛行模式為首先飛往該分區(qū)的左上角最遠(yuǎn)點(diǎn)，機(jī)頭朝向正北，根據(jù)地形動(dòng)態(tài)調(diào)整航高并保持畫面中同時(shí)存在固定排數(shù)的面板組件保持機(jī)頭朝向正北，航線垂直于機(jī)頭方向從西向東完成第一條航線，隨后向南移動(dòng)至另固定排數(shù)的面板組件再?gòu)奈飨驏|完成第二條航線，直至一個(gè)區(qū)域飛行完成。

通過(guò)設(shè)置等溫線和高溫報(bào)警，配合高亮屏，就算在戶外也能輕易發(fā)現(xiàn)缺陷點(diǎn)。缺陷點(diǎn)溫度相對(duì)于正常面板組件較高，在巡檢過(guò)程中會(huì)以紅色像素的閃爍進(jìn)行報(bào)警。

利用后臺(tái)分析軟件也可以對(duì)原始的只有灰度的紅外影像進(jìn)行偽彩加強(qiáng)。

3.故障定位方法

利用無(wú)人機(jī)熱紅外云臺(tái)相機(jī)拍攝的圖片一般都帶有經(jīng)緯度信息，將經(jīng)緯度信息導(dǎo)入到正射影像里面，能看到缺陷圖片的拍攝位置。通過(guò)圖像比對(duì)，快速精準(zhǔn)地判斷哪塊光伏面板與租一間出現(xiàn)的故障與缺陷。

4.外線精細(xì)化及熱紅外巡檢

外線通過(guò)的淺丘區(qū)域地形起伏較大，沿途自然環(huán)境較為惡劣，再加上光伏發(fā)電的特性，金具異常發(fā)熱和絕緣子破損還有外力破壞隱患是主要可能產(chǎn)生的缺陷。無(wú)人機(jī)和變焦高清的云臺(tái)相機(jī)在安全距離以外懸停飛機(jī)，對(duì)整個(gè)鐵塔進(jìn)行可見光精細(xì)化巡檢，通過(guò)光學(xué)變焦來(lái)查看金具的銷釘級(jí)缺陷；再利用熱紅外相機(jī)對(duì)絕緣子串、金具和塔頭進(jìn)行熱紅外巡檢。

無(wú)人機(jī)配備可見光和熱紅外的雙云臺(tái)配置，單次飛行過(guò)程中即可完成鐵塔的可見光和熱紅外巡檢，可見光查找銷釘缺失、金具銹蝕、絕緣子缺失、異物等常見缺陷，熱紅外查找金具異常發(fā)熱、低值零值絕緣子和塔材異常發(fā)熱。及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和排查隱患，保障外線正常工作。