2014年01月24日10:04
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【光伏技術講座】（二）太陽能電池板與PCS的輸出容量為何存在差異？
要穩定運營百萬瓦級光伏發電業務並提高盈利能力，發電運營商必須具備電氣設備知識，構建並運營適合的光伏發電系統。日本最大的百萬瓦級光伏逆變器（PCS）廠商東芝三菱電機產業系統公司（TMEIC）的技術人員、同時也是“百萬光伏商務網”顧問的伊丹卓夫，將通過本連載解答光伏電站的一些基本技術問題。
首先，雷電對光伏電站造成的影響分為兩種，分別為“直擊雷”和“感應雷”。正如其名稱，直擊雷是指光伏發電系統直接遭到雷擊﹔感應雷是指附近遭到雷擊時，雷擊產生的電能經由光伏發電系統內的輸電線及接地電線等傳導，對發電設備施加遠遠超過額定水平的電壓，從而對設備造成損傷。
關於直擊雷，通過在設計時降低光伏系統距離地面的高度，基本上可以避免。與風車等不同，地面高度較低的MW級光伏電站幾乎沒有發生過遭到雷擊的事例，可以說直擊雷對其基本不會造成影響。但在山區等場所的光伏電站仍有可能遭到雷擊，這時就需要採取在太陽能電池板周圍安裝避雷針或避雷導體的措施了。
感應雷方面，落到光伏電站附近的建筑物或地面的雷電會導致發電設備接地部分的電勢（與基准點相比的某一點的電壓）上升，感應電勢會導致PCS等發電設備內的主電路產生過渡性異常高電壓——浪涌電壓。這種電壓會破壞發電設備內的絕緣部分，導致設備損壞。
作為對策，一般會在接線盒及PCS中配備應對入侵的感應雷浪涌電壓的避雷器（SPD）。避雷器採用施加一定水平以上的電壓便會發生短路的機制，來防止發電設備遭損壞。而且，PCS上還安裝了可讓不穩定的太陽光能趨於穩定的大容量電容器，這種設備對抑制浪涌電壓也起到了重要作用。
PCS配備了過電壓、過電流保護裝置，會斷開直流電路來防止雷擊導致事故擴大，但重要的是，發生故障后如何盡快修復，從而使發電損失降至最低。TMEIC通過將保護裝置啟動10μs之前的電壓及電流波形保存在存儲卡內，來掌握入侵的浪涌能量，並在短時間內鎖定發生故障的部件，由此縮短了修復時間（圖）。
發生雷擊等事故時，會將保護裝置啟動10μs之前的電壓及電流波形保存在存儲卡內，在短時間內鎖定發生故障的部件。（資料來源於作者）
此外，還可以在應對用來發送監視信號等的金屬電線的浪涌電壓時，採取配備SPD（浪涌保護器）的措施。
此外，遠程監控用監視器的通信一般會使用光纜，而不是容易受雷擊影響的金屬線纜。（作者：伊丹卓夫，日經技術在線！供稿）
