太陽能系統檢測工具（上）

太陽能系統檢測工具（上）

太陽能系統發電不良時，有什麼工具可以幫忙診斷？

系統完工驗收時，用什麼工具做檢測？

颱風過後怎麼檢查系統有沒有受損？

這份研究報告就是要解決上述的幾個問題，介紹了目前常用的移動式系統檢測工具，以及正在開發中的未來技術。

IEA PVPS Task 13研究報告

本文是一系列國際能源總署Task 13研究報告的導讀之一，關於IEA PVPS Task 13的介紹，以及本期計畫所有報告的列表，請參考以下網址。

報告總覽http://solar543.blogspot.com/2021/03/pvps-task13.html

不過這些報告動輒八九十頁，無法在此完整介紹，因此以摘要導讀的形式，讓大家了解這些報告有哪些內容，對這個題目有興趣的人可以自行下載完整報告研讀。

太陽能系統移動式檢測設備

本文要介紹的報告是Qualification of Photovoltaic (PV) Power Plants using Mobile Test Equipment，中文直譯為「使用移動式測試設備評估太陽能電站」，可以在以下連結下載：

https://iea-pvps.org/key-topics/qualification-of-pv-power-plants-using-mobile-test-equipment/

傑博也是本報告的作者之一，PV Guider對其中一些檢測設備與方法有相當豐富的經驗，所以會增加一些報告內容之外的特別補充說明。對於每一種檢測技術，本報告不只介紹技術原理，還有提供Best Practice（最佳實施例）、設備成本、檢測人力與速度、檢測誤差來源等資訊，非常的實用。撰寫報告時不禁感嘆，如果當初我們自己開發檢測技術時，有人也提供這麼有用的資訊就好了，可以直接增加十年的功力。

以下逐一介紹報告裡提及的檢測技術。由於篇幅太長，分為上下兩篇，下集請見以下連結：

http://solar543.blogspot.com/2021/08/mobileinspectiontools2.html

以無人機進行模組陣列EL與IR檢測

熱影像IR檢測越來越普及，之前也做過介紹，可以點以下連結看詳細介紹：

太陽能電站IR熱影像空拍 http://solar543.blogspot.com/2017/03/irinspection.html

EL檢測是不同於熱影像的檢測方法，可以看到更多缺陷的細節，更容易判斷缺陷問題的根源。關於EL檢測的詳細介紹可以看以下這篇：

EL檢測技術介紹 http://solar543.blogspot.com/2021/05/EL.html

EL空拍則是一個新領域，因為拍攝EL比IR難度高很多，所以目前全球能做到的團隊不多。首先EL要在黑暗中拍攝，因此必須夜間飛行，除了飛行技術要求較高，申請飛行許可的門檻也比較高。第二個困難在於拍攝EL時需要對模組串列通電，而且必須快速切換串列才能配合空拍機的拍攝。第三個困難在於相機，因為EL檢測要拍攝的不是一般可見光，所以需要特殊感光元件才能做到。而空拍機在移動中拍攝，本身又有旋翼振動，所以曝光時間必須壓縮到很低。但是模組在EL檢測中發出的光很微弱，如果曝光時間太低也無法拍到滿意的影響。綜合「遠距離x不可見光x移動中x弱光」四大難題，要找到可用的相機非常不容易。

順帶一提，PV Guider團隊經過長時間努力，已經完成EL空拍的軟硬體建置，可以快速大量拍攝電站的EL影像，成本也可以比以往人工拍攝更有優勢。以下是用無人機遠距離空拍EL的成果。

PV Guider的EL空拍影像

日間EL檢測

一般EL必須在夜間檢測，工作上比較不方便，因此有人開發出日間檢測的EL技術。這個測試使用EL lock-in技術來達到白天拍攝，名字很有學問但是原理說來簡單，就是在日照下拍攝有電流跟沒電流通過的模組照片，再把兩個影像訊號相減，就會得出有電流通過的EL影像。說起來簡單，但是做起來不容易，設備成本更是非常高貴，導致檢測成本較高。因此通常是夜間無法拍攝的案場比較會考慮使用。

日間拍攝EL

UVF影像檢測

UVF影像檢測是對模組照射UV光，然後用特殊相機拍攝模組的螢光反應。詳細介紹請見以下連結：

UVF檢測技術介紹 http://solar543.blogspot.com/2021/06/UVF.html

這個技術可以檢測電池片隱裂跟熱斑，特定情況下還可以判定隱裂發生的時間，而且是非接觸式的檢測，本來是很有潛力的一種測試，可惜近年模組封裝材有比較大的變革，新的材料螢光反應很弱，導致UVF檢測無法適用。但是對於早期的模組（大約2015年之前生產），還是很好的檢測工具。PV Guider是全球首位成功開發UVF空拍技術的團隊，也因此受邀參與Task 13報告撰寫，還將技術轉移給歐洲的檢測公司。

日光下模組串列IV曲線量測

在DC箱量測IV曲線

IV曲線量測通常是在DC接線箱進行（如上圖），透過儀器掃描擷取電壓電流關係曲線。當模組有缺陷時，IV曲線會有一些變化，而不同的缺陷種類會有不同的曲線變化，因此透過IV曲線的特徵，可以診斷模組串列的故障原因。以下圖為例，紅色曲線是正常的IV曲線，藍色曲線是有缺陷問題的曲線，缺陷可能導致曲線階梯狀或頭尾斜率變化，這些都可以作為診斷的依據。本報告列舉了各種IV曲線形狀所對應的故障問題，對於IV曲線的解讀很有幫助。不過有些缺陷問題是複合的，較複雜的形狀就需要有經驗的專業人士來判讀。