摘要：近年来，太阳能作为新能源，其可持续性、绿色性特点展示的尤为明显，在发电工作之中得到了全面应用，为此，全球各国均设立了光伏电站，强化清洁能源的利用率。本文根据以往工作经验，对热斑形成的原因和影响进行总结，并从无人机红外热斑检测的流程和系统构成、无人机红外热斑检测原理、在大型光伏电站中的作用效果、应用注意事项四方面，论述了无人机红外热斑检测在光伏电站中的应用。
关键词：无人机；红外热斑；光伏电站
光伏技术在大型光伏电站中应用时，极容易出现热斑故障，对发电性能产生不良影响。在热斑检测传统方式应用过程中，主要是运维工作人员借助于升降车，或者是高举扫描仪，实现对热斑的全面检测和排查，在此过程中，会消耗大量的人工和时间成本吗，安全性明显不足。通过无人机技术应用，能够强化巡检任务的便捷性，获取清晰数据，实现对光伏电站红外热斑的有效检测。
1.热斑形成的原因和影响
1.1热斑形成的原因
从光伏发电过程中可以看出，热斑容易对光伏组件的发电性能和使用寿命产生影响，热斑形成的原因涉及到以下几种：第一，光伏电池板自身在生产过程中会出现细微差距，导致输出出现不均匀情况。第二，部分发电组件被树灰尘、杂质等遮挡，最终导致照射在发电组件上的阳光强度出现明显的差异性。在上述两种情况作用下，会导致电池在整体发电组件之中出现失调情况，失调之后电池不仅不会对组件输出做出贡献，反而会消耗电池产生的能量，让发电组件局部出现过热情况，出现热斑。
1.2热斑故障的影响
首先，热斑效应会对太阳电池以及太阳能电池使用寿命产生极大影响，进而增加发电厂的成本。其次，有光照的太阳能电池也会产生部分能量，进而遮蔽电池消耗，影响光伏发电厂生产效率，降低能源输出。在此过程中，倘若工作人员无法及时对热斑情况进行检查和排除，容易导致发电厂出现严重的经济损失，最终导致电池局部烧毁、焊点融化等情况。
2.无人机红外热斑检测的应用优势
一般情况下，大型光伏电站会建设在环境较为恶劣的沙漠、草原等区域，占地面积较大，内部配置了很多设备。如果采用传统运维方式，极容易产生资源浪费现象，安全性和有效性也会受到影响。借助于无人机，工作人员可以对可见光成像吊舱及红外双光成像吊舱进行搭载，并使用热斑定位，从多个角度对光伏板进行拍摄和巡检，确保大型光伏电站光伏板热斑得到有效拍摄，在消除忙点的同时，实施三维立体模型的相关处理，将各类料堆细节进行完整性重现，进而将较强的精确性呈现出来。在无人机红外巡检过程中，能够将运维工人的工作量降低，减少误差，降低成本，进而将较强的高效性和快捷性特点展示出来。借助于无人机红外技术，可以确保热斑检测的完善性，而且不需要在检测过程中断电，便捷性特点极为明显，不会对之前的温度产生干扰，灵活性较强，同时也不会受到各种障碍物的影响。
3.无人机红外热斑检测在光伏电站中的应用
3.1无人机红外热斑检测的流程和系统构成
无人机红外热斑检测具体流程如下：第一，开展飞行拍摄操作；第二，对相关路径进行规划操作；第三，对热斑实施监测操作；第四，对图像进行全面分析；第五，标记好异常区域。从具体研究过程中能够看出，固定翼无人机具备较长的续航时间，但无法实现悬停操作。总的来说，无人直升机各项性能适中，但实际成本相对较高。操作难度很大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆多旋翼无人机成本很低，能够实现悬停操作，而且整个操作难度有限，相关工作人员可以根据光伏电站实际运行情况，合理选择无人机。例如，在无人机巡检系统组网方案选择上，需要应用到的设备有高清摄像机、红外摄像机以及eLTE集群通信重点进行搭载，这其中还涉及到eLTE无线基站及相应核心网络、集群业务先关软件系统，以及eLTE终端。无人机对高清热像仪或者是红外热像仪进行搭载，并开展试飞巡检，实现对图像数据的全面识别操作。
3.2无人机红外热斑检测原理
不可见红外能量主要是由物体发出，当红外热像仪对其完成接收值周，可以构建出与之相对应的热图像。在热图像之上，被测物体能够显示出不同温度，这些温度用不同颜色表示出来。一般情况下，各个电池片具备温度均匀部分的特点，实际热像图也具备均匀色彩分布效果，倘若组件矩阵之中存在少数电池片温度过高情况，热像图及呈现出一定的色彩差距，这也证明电池片之中存在问题。当电池组件相应负载对电能进行消耗时，整体上对电池组件实际转化率汇会造成很大影响。除此之外，需要对电池片进行及时更换和清理操作，避免对后继工作开展产生影响。
3.3在大型光伏电站中的作用效果
工作人员通过无人机对红外热像仪进行搭建，并对平稳飞行状态进行设计，借助于定航轨迹，从多个角度着手对光伏板进行拍摄操作，做好光伏板表面污渍的检查操作。智能无人机还能对智能终端进行搭载操作，生成热信号，确定实际电池的受损情况，确定光伏组件中热斑故障的具体来源。除此之外，工作人员还要参考温度情况，实施准确的温度测量。随着阳光辐射强度的不断递增，热斑效应也越来越明显，电磁组件温度也会呈现出明显的上升趋势。倘若电池片之中存在明显的热斑效应，在上午或者下午等时间内，就会出现较为明显的温度差异。根据以往测量结果显示，在上午10点，如果电池片存在热斑效应，其温度大约为40℃，如果是正常状态下，温度仅为18℃。在中午和下午时候，如果电池存在热斑效应，温度将会升高到80到90℃，此时周围正常的电池片温度仅为42℃。
3.4应用注意事项
想要避免强辅助光源或者是太阳光反射，在实际拍摄过程中，需要确保组件工作处于正常的阳光状态之下。其次，相关工作人员需要选择高热敏感度的红外装备，确保设备相应镜头面轴线和拍摄具体目标保持垂直，还要尽可能对准焦距。再次，实现对温感的全面设置，先借助于自动模式，实现对温度范围的全面性测量，之后再通过手动模式，实现对水平和跨度的全面设计，将温度范围控制在合理状态之下。最后，无人机对城乡系统进行全面搭载。此种情况之下，相关部门需要配备电量充足的电池，强化其续航时间。也正是在无人机红外热斑检测技术的帮助下，光伏电站的运行也会变得更加顺畅。
4.总结
综上所述，光伏电站极容易出现热斑故障，受热斑故障的影响，光伏电站发电量会大幅减少，而且还会对光伏电站安全性和稳定性产生严重影响。无人机红外热斑检测在光伏电站中的应用，还能降低热斑检测成本，强化检测结果的准确性，强化热斑检测效率。因此，人们需要强化无人机红外热斑检测在大型光伏电站中的应用力度。
参考文献
[1]罗欢.大型光伏电站中无人机红外热斑检测的应用研究[J].中国高新科技,2019(03):98-100.
[2]杨柳.基于红外热成像无损检测技术的土木工程探伤无人机[J].中国新通信,2018,20(07):184.
[3]杨博,谢小军,马茜溪,赵勇,张瑞刚.无人机检测光伏组件热斑效应的设计与实现[J].太阳能,2017(12):61-64+51.
[4]桑轩昂.无人机红外热斑检测在光伏电站中的应用[J].产业与科技论坛,2017,16(09):66-67.
论文作者:刘瑞敏,孙义君,李永刚
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/16
标签：无人机论文; 光伏论文; 电站论文; 电池论文; 温度论文; 组件论文; 操作论文; 《电力设备》2019年第21期论文;