无人机在并网光伏电站红外测试中的应用

光伏系统最新的IEC 62446-3标准定义了光伏组件和电站在户外运行时（红外）热成像检查的规范。规范中针对红外图片的获取方式中包含使用三脚架、手持或无人机。传统的红外测试仅能实现抽检。针对全站性的红外测试，无人机测试方式无疑是最好的选择。TÜV北德光伏团队将通过以下几个项目来分析无人机在光伏并网电站红外测试项目中的应用情况。

应用无人机开展红外测试情况分析

下图是TÜV北德光伏团队使用无人机拍摄的一个40MW水面电站项目部分区域的的红外测温图，其中包含一片组件的热斑。

图1：40MW水面电站的部分区域的红外图片

为验证无人机测试的效果，针对上图中的组件热斑，使用了Fluck手持式红外测试仪进行了近距离的测试，通过比对两组测试结果发现该组件确实存在热斑。

图2：40MW水面电站热斑组件红外图片（手持式红外测试仪测试结果）

从现场人员拍摄了该热斑组件的可视化图片，可以看出该组件表面确实存在树枝遮挡的情况。

图3：40MW水面电站热斑组件外观图片

使用无人机进行组件的红外测试对天气有一定要求。通过分析40MW水面电站红外测试项目的测试结果可发现在天气晴好辐照度较高时，组件的温度与周围环境的温差较大，图片的对比度较强，热斑组件显示的效果更清晰。反之，组件与周边环境温差较小时，图片较模糊，具体可见如下两张图片的对比。

无人机进行红外测试的高度也是影响测试的一个因素。40MW水面电站测试无人机的飞行高度是70m。对比另一个屋顶分布式电站项目的红外测试结果，该屋顶分布式电站的测试无人机飞行高度是50m。对比结果显示，在降低飞行高度的情况下，组件外观图片会更加清晰，组件表面的遮挡物可见，组件红外图片显示更加清晰。

图6：屋顶分布式电站项目部分区域的红外图片

图7：屋顶分布式电站项目部分区域可见光图片

可见光图片局部放大后可以看到热斑组件的外观情况，外观图片显示组件右下角存在灰尘遮挡的情况。

图8：分布式屋顶电站红外测试项目可见光照片局部放大图

降低飞行高度同时会带来一些其他影响，增加飞行距离从而导致增加测试时间。以分布式屋顶电站为例，该项目共计6MW，测试时间为1.5天，1MW区域测试时间为60分钟。对比40MW水面站，测试时间共计4天，1MW区域的测试时间是30~40分钟左右。两个项目测试前均存在0.5天~1天左右的准备时间。无人机测试的飞行高度一般依据测试电站自身的情况、当地的环境条件和测试时的天气情况进行分析确定。

应用无人机进行红外测试的优势

测试范围覆盖广泛，可适应性强。

无论是水面电站、屋顶电站、农光互补电站等，针对各种复杂地形，三脚架和手持方式测试无法实现的电站，均可实现全站的组件红外测试，同时针对不同的地形和区域可选择不同的测试方法。

测试效率高，节省时间和人工成本。

常规平地电站使用无人机方式和手持、三脚架等方式的测试时间进行对比，通过下表中的对比结果可发现，电站测试的覆盖的容量越大测试时间节省的越多。

模块化设计，可调节性强。

IEC 62446-3中最新的红外测试标准针对测试角度和无人机测试的红外相机和数码相机参数，无人机拍摄速率，拍摄角度等均做了相应要求，无人机具备模块化的属性，数码相机和红外相机均可更替以满足最新的标准要求。测试速率和拍摄角度无人机依据自身的属性就可进行调节。

数据记录清晰完整，测试结果呈现比较直观。

传统的红外测试是通过编号规则和手动记录位置编号来进行组件定位的，存在客户理解编号规则有误的风险。无人机拍摄红外，针对热斑组件可在电站正摄图中直观的标记出组件的位置，查找方便。

图9：红外问题组件位置标记图