光伏电站巡检：在数万块组件中找出那一块发热的

光伏电站的故障分为三类：组件劣化（电池片裂纹、热斑、旁路二极管失效、电势诱导衰减（PID）、封装材料变色或脱层、玻璃破裂）、电气故障（组串开路、连接器和接线盒过热、逆变器跳闸）以及结构、地面与周边环境（腐蚀、螺栓松动、植被、水土流失）。

在日本，2017 年修订的固定价格收购（FIT）制度要求发电企业按照获批的业务计划进行维护和检查。疏于维护可能危及认定资格。行业协会发布了检查清单和指南，检查通常结合目视检查、电气测量和红外成像。

问题在于面积。大型电站占地数公顷至数十公顷，很多建在山坡上。盛夏时节手持热像仪沿着阵列逐块组件地走，不仅缓慢，还有切实的中暑风险。

另一个难题是由谁来做、规模多大。大型电站有专门的运维承包商，但小型电站数量多得多，往往得不到多少关注。日本也在逐步将申报和安全检查要求扩展到较小规模的商用光伏系统。

光伏是最早将无人机巡检变为常规做法的领域之一。天空开阔，GNSS 信号可靠，目标平铺在整齐的阵列中。同时搭载热像和可见光相机的无人机沿自动航线飞行，一次就能覆盖整个电站。

基本模式是沿阵列往返的自动航线。热成像需要较强的面内辐照度：IEA PVPS 的一篇综述建议在超过 600 W/m² 时成像；辐照不足时，故障电池片与正常电池片在温度上无法区分。飞行高度则从分辨单个故障电池片所需的热像分辨率反推。

如何围绕太阳、反光和红外条件规划拍摄，详见围绕太阳与反光规划热像与可见光拍摄（Airffic Flight Institute）。同样的思路也适用于光伏阵列。

光伏场站开阔，飞行容易。但最佳巡检时段是正午强光之下，也就是一天中最热的时候。飞行器、电池和人都在暴晒。而且组件玻璃还是天空和太阳的一面镜子，可能会让热像产生误判。

• 高温：盛夏正午电池温度升高，飞行时间可能缩短。请将电池放在阴凉处，充电后先冷却，并轮换备用电池。也要为机组人员做好防中暑的安排。高温
• 反射：玻璃中映出的太阳或无人机本身可能看起来像热斑。请尽量垂直于组件平面拍摄，并规划避开太阳反射的航线。
• 云与风：飘过的云会改变辐照度、扰乱温差；强风会冷却表面、掩盖对比。请用辐照度计记录条件。
• 水面与屋顶光伏：水面电站有机体落水的风险；屋顶下方往往有人。参见水、飞溅与潮湿与城市区域与下方人员。

一次飞行会产生数千张热像。您要从中找出热异常、分类、确定具体组件并决定维修优先级。热像图案有可辨认的形态：单个电池片发热、一条发热带（怀疑旁路二极管）、整块组件发热、整个组串发热。图案指向可能的原因。

在日本，光伏电站同时受《电气事业法》（符合技术标准，并按电站规模建立安全管理体制）和《可再生能源特别措施法》（按业务计划进行维护）约束。是否使用无人机由运营方自行决定，但记录结果并修复故障是运营方的责任。

在国际上，IEC TS 62446-3 规定了光伏电站红外检测的实施方法，已成为拍摄条件和故障分类的通用语言。保修索赔有时要求按此格式出具报告。

飞行规则另算。大多数电站位于人口密集区之外，但围栏外与道路和住宅的距离，以及是否自动进行超视距（BVLOS）飞行，都会改变所需的许可，使用无人机机库进行无人值守巡检时更是如此。各国情况的比较见世界各国法规。

• 确认原因：您能看到某块组件发热，却往往不知道原因。请用 I-V 测试或近距离检查佐证。
• 电气安全：绝缘电阻测试与汇流箱内的作业属于持证电工。
• 细微的电池片裂纹：有些裂纹在白天的热像中永远不会显现。需要 EL 成像或其他方法。
• 组件下方：面板之下的支架与螺栓从空中看不到；请从地面检查。
• 日照弱的日子：阴天或冬季弱日照下，热像对比根本不会出现。巡检窗口有限。

山坡电站的一角放着一台无人机机库。当辐照度传感器测到足够强的阳光时，无人机自行起飞，沿阵列完成热像测绘后返回。到傍晚，一份值得修复的组件清单（热像已与发电记录对照）便送到运维承包商手中。大雨过后，它还会检查边坡有没有被冲刷。这就是我们编辑部预期的图景。

不再有人顶着烈日沿阵列巡走。人们转而按损失电量的多少依次修复故障、处理保修索赔，并为组件寿命到期后的回收做规划。巡检从逐块组件地搜寻，转变为照料电站的整个生命周期。