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晶硅组件检测及分析.doc
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2021-10-07
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晶硅组件检测及分析.doc
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光伏电站晶硅组件如何检测与分析?
光伏电站的质量问题由来已久,几年前,一家权威认证机构对国已经在运行的多座大型晶硅组
件光伏电站进展了质量检测,调查发现光伏组件普遍存在各种质量问题,如热斑、隐裂和功率衰减
等,对电站的发电量、KPI 指标、电站收益及日常运行维护带来严重影响。
电站建成后,随着时间的推移,组件本身首年光致衰减及逐年衰减率和其他衰减因素都客观存
在、不可防止,因此实际的装机容量会逐年减少,那么基于原始装机容量进展理论发电量或理论功
率输出计算的发电性能指标如 PR、CPR 和 EPI 等,其中包含的光伏电池板自身损耗局部会逐年增加,
而且实际装机容量的不确定性将对次年各个电站的方案发电量的制定带来一定影响。
因此文中基于现实存在的客观情况,着重探讨已并网电站的户外组件电性能测试及功率修正方
法、组件热斑现象和原因分析以及晶硅组件 PID 功率衰减的快速甄别方法,由于篇幅有限,其他质
量问题的检测将另起他文探讨。通过相关的测试和分析手段,可对自有电站的实际情况有清楚的了
解,如组件的衰减情况、热斑组件的分布比例及是否存在 PID 组件等等。
一、组件〔方阵〕I-V 测试及功率修正方法
笔者曾在某西部多家地面电站进展考察,发现在某一随机时段各个逆变器的发电量存在较大差
异。如图 1 所示,通过对电站逐级逐段分析,排除了逆变器本身及对应方阵故障、设备停机等因素,
发现电量差异的主要来源为各个组串工作电流的波动性,整体离散率较高,有的甚至超过 20%。
逆变器发电量的差异和组件的功率输出情况有密切关联,因此有必要从汇流箱侧去查找低功率
的组串或组件,一般的,户外组件或方阵组串的电性能测试使用便携式 I-V 测试仪,本局部首先介
绍便携 I-V 测试仪的原理、配套辐照度计量仪的类型和特点,接着介绍现场组件功率测试的一次修
正和二次修正方法。
图 1 某地面电站某一时段各个逆变器的发电比照
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1.1 便携式 I-V 测试仪分类与测试原理
据调研目前市场上常用的便携式 I-V 测试仪主要有可变电子负载式和动态电容式两种,如图 2 和
图 3 所示,可变电子负载式是仪器自身置了电子负载,当电阻从 0 变到无穷大的时候,仪器通
过采集上百个负载点所对应的工作电流和工作电压值来构成整条 I-V 曲线,并通过算法寻找到最
大功率点。
电容式 I-V 测试仪以充电式动态电容作为光伏组件的动态负载,实际测试时,光伏组件因有光生
电流对电容充电,电容在开场充电时,阻抗很低几乎为零,充电回路相当于短路,当充电完毕,
阻抗非常高,充电回路相当于开路,那么在电容的充电过程中,电容的阻抗从 0 变到无穷大,
相当于光伏组件或阵列的负载电阻从 0 变化到无穷大,然后对电压电流进展采样,这些采样点
构成了光伏组件的 I-V 特性曲线。
和可变电子负载式相比,动态电容式测试方法的优点是虽然测试速度较快,精度较高,但需要
复杂的控制电路,而对于阵列型的 I-V 测试仪,就需要比拟大的电容器,那么体积和重量就会增
加,所以带到户外进展测试会比拟笨重。
图 2 可变电子负载式
图 3 动态电容式
1.2 太阳辐照数据采集介绍
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便携式 I-V 测试仪在测试过程中需要对实时的辐照数据进展采集,辐照采集目前常用的仪器是总
辐射表,它分为热电型〔Thermopile Pyranometers〕和光电型〔Silicon Pyranometers〕
两种,如图 4 所示为热电型,图 5 为光电型。
热电型一般为两层玻璃罩构造,由玻璃罩下黑色感应面与部的热电堆等感应器件组成。一般感
应元件外表涂有高吸收率的黑色涂层,感应元件的热接点在感应面上,而冷接点位于仪器的机
体,双层石英玻璃罩构造的作用是防止热接点单方向通过玻璃罩与环境进展热交换,提高测量
精度。
同时为了防止太阳辐射对冷接点的影响,增加了一个白色防辐射盘用来反射的热辐射。它的原
理很简单,当太阳辐射透过玻璃罩到达热电表感应面时,冷热结点会产生温差,由此产生温差
电动势,将光信号转换为电信号输出,那么这个输出信号与感应面上所接收到的太阳辐照度成
正比〔在线性误差围〕,根据毫伏表或电位差计测出的热电势就可以进展读数。
目前光电型辐照计一般使用硅光电二极管传感器,也有使用标准太阳电池〔Reference cells〕
作为辐照度传感器件,它的原理是利用其短路电流与投射在电池片上的太阳辐照度的线性关系
来测定太阳辐照度,分为电压输出型和电流输出型两种,对于电流输出型,一般可在电路设计
上增加小的负载电阻,通过测量负载电阻之间的电压来间接得到短路电流。
图 4 热电表〔热电堆型〕
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pyhm63
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