光伏组件I-V特性精准测试与不确定度评估 (1)

国家太阳能光伏产品质量监督检验中心 光伏组件 I-V特性精准测试与 不确定度评估 陈昊旻 2020.11.06 2 不确定度评估 测试方法 测试方法 温度控制 标定 数据处理 I-V测试 3 不确定度评估 测试方法 测试方法 标定 WPVS标准电池 ◆ 引用不确定度小 ◆ 性能稳定 ◆ 单片电池 WPVS标准电池 4 不确定度评估 测试方法 测试方法 标定 光谱失配修正 光谱匹配值 SMM计算公式参考 IEC 60904-7 SMM ׬Eref λ Sref λ dλ׬Emeas λ SDUT λ dλ׬E meas λ Sref λ dλ׬Eref λ SDUT λ dλ 300 500 700 900 1100 光 谱 辐 照 度 波长（ nm） AM1.5G 模拟器 不同组件光谱响应 光谱曲线图 5 不确定度评估 测试方法 测试方法 温度控制 ◆ 环境控制 放置于 25 2℃ 的待测区域，直至温度 稳定。 ◆ 温度测试 四点测温示意图 常见温度探测器 红外探测器 铂电阻 热电偶 6 不确定度评估 测试方法 测试方法 正反向扫描 I-V测试 最大功率随扫描时间的变化 7 不确定度评估 测试方法 测试方法 I-V测试数据处理 ◆数据修正 ◆提取原始数据 提取每个采样点的原始数据 ◆高阶拟合和插值 ◆取平均得到 I-V曲线 8 测试方法 不确定度评估不确定度评估 不确定度评估 不确定度来源分析 建立模型 合成不确定度 标准不确定度分量 评估 9 测试方法 不确定度评估不确定度评估 不确定度模型 uc y ෍ 1 N 𝜕f 𝜕xi 2 u2 xi 2 ෍ i1 N−1 ෍ ji1 N 𝜕f 𝜕xi 𝜕f 𝜕xj r xi,xj u xi uxj 式中 y被测量 Y的估计值 。 xi输入量 Xi的估计值 。 𝜕f 𝜕xi输入量 Xi灵敏系数 。 u xi 输入量 xi的标准不确定度 。 r xi,xj 输入量 xi与输入量 xj的相关系数 。 10 测试方法 不确定度评估不确定度评估 不确定度分量表 11 测试方法 不确定度评估不确定度评估 模拟器光源辐照度 辐照度测量 引入 的不确定度 标准电池短路电流校准值 标准电池短路电流偏离值 信号采集 电流电压转换 温度修正 不确定度来源 分布 标准电池短路电流校准值 正态分布 标准电池短路电流偏离值 均匀分布 信号采集 均匀分布 电流电压转换 均匀分布 温度修正 均匀分布 12 测试方法 不确定度评估不确定度评估 模拟器光源辐照度 光谱匹配引入的不确定度 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 0.983 0.986 0.989 0.991 0.994 0.997 1.000 1.003 1.005 1.008 1.011 1.014 1.016 1.019 1.022 1.025 1.028 1.030 1.033 1.036 1.039 1.042 1.044 1.047 1.050 频 次 SMM 不采用光谱失配修正 1. 与模拟器光谱辐照度分布，标准电池 光谱响应以及测试组件光谱响应的测 试不确定度有关； 2. 采用数据模拟评估； 3. 通常较小。 采用光谱失配修正 1. 与标准光谱和测试光谱的差异以及标 准电池和测试组件的光谱响应差异有 关； 2. 通常采用经验值进行评定； 3. 通常较大。 模拟数据分布图 13 测试方法 不确定度评估不确定度评估 组件温度 不确定度来源 分布 温度传感器校准 均匀分布 信号采集 正态分布 组件背面温度与电池片结 温差异 均匀分布 组件温度不均匀 均匀分布 14 测试方法 不确定度评估不确定度评估 I-V曲线测量 不确定度来源 分布 信号采集 均匀分布 外部串联电阻 均匀分布 组件电容效应 均匀分布 辐照不均匀 均匀分布 温度不均匀 正态分布 辐照 均匀性分布图 15 测试方法 不确定度评估不确定度评估 STC条件修正 STC条件修正引入的不确定度 利用 IEC60891方法 2的公式，将测得的原始 I-V曲线修正至 STC条件下，修正过程将引入曲线校 准因子、内部串联电阻、电压温度系数、电流温度系数与光强修正因子的不确定度。 不确定度来源 分布 曲线校准因子 均匀分布 内部串联电阻 均匀分布 电压温度系数 正态分布 电流温度系数 正态分布 光强修正因子 均匀分布 采用与计算光谱匹配值类似的计算方式，按 照分布特性随机生成 10000组数据，计算得 到 Isc、 Voc、 Imp、 Vmp、 Pmax和 FF值分布特 性，算得各自标准差，并求出不确定度。 16 测试方法 不确定度评估不确定度评估 稳定性 稳定性引入的不确定度 评定组件电性能参数是一个非常复杂得过程，虽然我们罗列了影响评 定结果得一些主要因素，但不可避免 存在一些忽略的因素 ，这些忽略 可能会影响到最终的不确定度评定。为了对这些忽略进行补偿，我们 引入了组件长期稳定性评估，利用三块组件每隔一个月进行测试，连 续三年的测试数据表明，组件的稳定性在 0.5以内，正态分布。 17 测试方法 不确定度评估不确定度评估 不确定度评定结果 Thank you