组件综合性能测试及不同区域选型应用-德国莱茵TÜV曹冏屹

曹冏 屹 太阳 能服务 太阳能系统 德国莱 茵 TÜV 2018-11-08 2018 中国太阳级硅及光伏发电研讨会 (CSPV) 组 件综合性能测试及不同区域选型应用 Module Data Pack Test and System Design Application in Different Regions 研究背 景、意义及过程 13.11.2018 2018中 国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应用 2  研究背景 2018年初 ， 光伏电站上网电价再次下调 ， I至 III类区分别 下降 15.38%， 13.33%， 11.76%。 531新政后 ， 分布式 补贴再次下调 0.05元 /kWh。 投资收益压力进一步加剧 。 组 件 STC电性能参 数无法满足精细化的发电量测算 ， 市 场急需更全面的数据进行项目前期测算 。  意义 通过对组件进行更全面的参数测试，分析组件对不同环 境参数、设计参数的响应情况。从而针对项目区域及安 装特点给 出 更 加精准的 选型建议。  主要过程及方法 选取单晶 P型 、 单晶 PERC型 、 常规多晶 P型每组各 2种型 号 ， 进行相关测试 。 并以测得数据进行相关损失分析 。 入射角损失 辐照等级损失 温度损失 晶硅组件 综 合数据性能 — 入射角修正测试 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应用 3  入射角修正测试 不确定度 2%的 A级光源； 多层挡板降低漫反射； 两旁加设防反光黑墙。  结 果 入射角 50°以上开始出 现明 显差异。 组件入射角修正测试 0° ±10° ±20° ±30° ±40° ±50° ±60° ±70° ±80° ±90° P型多晶 1 1.000 1.000 1.000 0.996 0.995 0.990 0.973 0.896 0.699 0 P型多晶 2 1.000 0.999 0.997 0.993 0.992 0.989 0.965 0.878 0.690 0 P型单晶 1 1.000 1.000 1.000 0.996 0.995 0.990 0.973 0.896 0.695 0 P型单晶 2 1.000 0.999 0.998 0.993 0.989 0.982 0.959 0.878 0.679 0 单晶 PERC 1 1.000 1.000 1.000 0.996 0.995 0.990 0.967 0.896 0.684 0 单晶 PERC 2 1.000 0.999 0.998 0.997 0.996 0.992 0.971 0.885 0.682 0 综 合数据性能 — 辐照等级 测试 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 4  辐照等级测试  A+A+A+等级模拟器；  IEC 61853-1 2011；  结 果  600W/m2以下低辐照时，损 失系 数开始出现明显差异。 25°C时各型组件低辐照测试数据 100 [W/m2] 200 [W/m2] 400 [W/m2] 600 [W/m2] 800 [W/m2] 1000 [W/m2] 1100 [W/m2] P型多晶 1 -10.32 -4.87 -2.20 -0.64 -0.15 -0.05 -0.19 P型多晶 2 -8.32 -3.77 -1.13 0.11 0.23 -0.13 -0.59 P型单晶 1 -7.52 -3.29 -1.04 0.12 0.19 0.02 -0.41 P型单晶 2 -8.55 -3.69 -1.11 -0.17 0.03 -0.02 -0.47 单晶 PERC 1 -6.89 -3.06 -1.17 -0.08 0.10 -0.16 -2.48 单晶 PERC 2 -6.50 -2.49 -0.53 0.15 -0.05 -0.50 -1.15 综 合数据性能 — 温度系数 测试 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 5  温度系数测试  IEC 60891-2009；  Isc， Voc， Pmax； Isc温度系数 α [%/K] Voc温度系数 β [%/K] Pmax温度系数 δ [%/K] 传统参数 Data Pack 传统参数 Data Pack 传统参数 Data Pack P型多晶 1 0.048 0.060 -0.34 -0.31 -0.41 -0.40 P型多晶 2 0.047 0.050 -0.32 -0.32 -0.39 -0.41 P型单晶 1 0.044 0.048 -0.34 -0.29 -0.41 -0.40 P型单晶 2 0.046 0.039 -0.34 -0.31 -0.40 -0.42 单晶 PERC 1 0.045 0.059 -0.32 -0.30 -0.38 -0.39 单晶 PERC 2 0.045 0.050 -0.34 -0.29 -0.41 -0.39 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 P型多晶 1 P型多晶 2 P型单晶 1 P型单晶 2 单晶 PERC 1 单晶 PERC 2 Perc en tag e[%] Data Pack Temperature Coefficient Data Pack α Data Pack β Data Pack γ  结 果 温度系数差异较小。 综 合数据性能 — 系 统安装区域选择 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 6  系统安装区域选择 为尽可能突出各种气候类型，将在辐照度（对应辐照等级损失）、温度（对应温度损失）及纬度（对应 入射角损失）上进行不同组合。 敦煌、福州、昆明、通辽及长沙。 区域 最佳倾角 斜面辐照 [kWh/m2·y r] 年平均 温度 [°C] 纬度 [°] 相对纬度 相对辐照度 相对平均温度 高 低 高 低 高 低 敦煌 西北 2140 10.7 40.15 √ √ √ 福州 东南 1289 20.6 26.08 √ √ √ 昆明 西南 1665 15.7 25.02 √ √ √ 通辽 东北 1804 7.6 43.60 √ √ √ 长沙 中部 1131 18.0 28.23 √ √ √ 综 合数据性能 — 系 统 模 拟及边界条件 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 7  系统建模边界条件 建立 100 kW光伏并网系统作为基准，仅组件选型存在差异。 在以上五个城市选择朝南方位角、各城市对应的最佳倾角， 无遮挡。 选取组件最大出力端的发电量作为最后的比较参数。 综 合数据性能 — 结果讨 论之入射角损失 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 8  入射角损失 入射角损失（ %） 敦煌市 福州市 昆明市 通辽市 长沙市 常规 参数 Data Pack 常规 参数 Data Pack 常规 参数 Data Pack 常规 参数 Data Pack 常规 参数 Data Pack P型多晶 1 2.6 1.9 3.4 2.7 3.0 2.3 2.6 1.9 3.4 2.7 P型多晶 2 2.3 3.2 2.8 2.3 3.2 P型单晶 1 1.9 2.7 2.3 1.9 2.7 P型单晶 2 2.5 3.5 3.0 2.6 3.4 单晶 PERC 1 2.0 2.8 2.4 2.0 2.8 单晶 PERC 2 2.0 2.9 2.4 2.0 2.8  传统组件性能参数中并不包含相关入射角损失的性 能参数 。 PV syst使用默认 ASHRAE模型对组件入射 角损失进行计算 。  使用传统参数进行发电量模拟无法反映玻璃 、 EVA 材料特性及特殊工艺的镀膜技术对相对透射率的影 响 ， 并不能体现组件间不同的入射角响应性能 。  针对同一型组件 ， 入射角损失随着安装区域纬度的 降低而增加 。 综 合数据性能 — 结果讨 论之辐照等级损失 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 9  辐照等级损失  X轴代表该城市该型组件经传统参数计算的辐照等级损失 ， Y轴代表该城市该型组件经 Data Pack低辐照参数计算的辐 照等级损失 。  图中每一系列数据 ， 从左至右分别为敦煌 、 通辽 、 昆明 、 福州及长沙 。  每一型组件的辐照等级损失随着安装区域斜面总辐照总量 的减少而增加 。  由 Data Pack测试参数模拟而得的结果与传统参数模拟而 得的结果区别较大 ， 呈现的一致性较差 。 综 合数据性能 — 结果讨 论之温度损失 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 10  温度损失  X轴代表该城市该型组件经传统参数计算的温度损失 ， Y轴 代表该城市该型组件经 Data Pack温度参数计算的温度损 失 。  图中每一系列数据 ， 从左至右分别为通辽 、 敦煌 、 昆明 、 长沙及福州 。  每一型组件的温度损失随着安装区域年平均温度的升高而 增加 。  由 Data Pack测试参数模拟而得的结果与传统参数模拟而 得的结果呈现的一致性较好 。 综 合数据性能 — 结果讨 论之发电量对比分析 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 11  发电量对比分析 Data Pack 数据源与传统参数间发电量差异（ %） P型多晶 1 P型多晶 2 P型单晶 1 P型单晶 2 单晶 PERC 1 单晶 PERC 2 敦煌市 2.38 1.17 0.77 -0.33 3.30 0.57 福州市 1.48 1.65 0.72 -0.42 4.94 0.39 昆明市 2.04 1.29 0.73 -0.37 3.88 0.60 通辽市 2.25 1.23 0.99 -0.29 3.29 0.67 长沙市 1.57 1.77 0.84 -0.40 5.08 0.59 备注：正值代表 Data Pack数据源比传统数据源的模拟发电量高，反之亦然。 综 合数据性能 — 结果讨 论之选型建议 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 12  选型建议  针对低纬度地区 （ 高纬度地区的彩钢瓦项目 ） ， 选型应重点关注组件的入射角响应性能 。  针对低辐照总量地区 ， 选型应重点关注组件的低辐照响应性能 。  针对年平均气温高的地区 ， 选型应重点关注组件的温度响应性能 。 相对纬度 相对辐照度 相对平均温度 组件选型建议 高 低 高 低 高 低 敦煌 √ √ √ 福州 √ √ √ 组件至少应具备优异的入射角响应性能 及优异的低辐照响应性能 昆明 √ √ √ 组件至少应具备优异的入射角响应性能 通辽 √ √ √ 长沙 √ √ √ 组件至少应具备优异的入射角响应性能 及优异的低辐照响应性能 备注：组件以非最佳倾角安装时（彩钢瓦平铺），要求组件应当具备优异的入射角响应性能。 综 合数据性能 — 结果讨 论之 发电 量对比 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 13  不同组件选型系统发电量对比 （ 1MW系统） 区域 最大发电量差别 [kWh/yr] 平均发电量差别 [kWh/yr] 最大收益差别 [元 /yr] 平均收益差别 [元 /yr] 敦煌 61217 26520 33670 14586 福州 52702 17296 39527 12972 昆明 54986 21271 41240 15953 通辽 52558 23439 34163 15236 长沙 47796 16321 35847 12240  如果是自发自用项目 ， 收益差别还将因为工业用电价格升高而进一步扩大 。  项目前期的组件选型 ， 尤其是针对分项指标的精细化选型特别重要 。 以 20年国补计算 相差 25~30万 /MW 综 合数据性能 — 结论 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应 用 14  结论  Data Pack组件综合数据测试能够有效补充组件的传统参数 ， 更全面地展现组件的综合性能 （ 入射角响应性能 、 低辐照响应性能及温度响应性能 ） ；  组件传统参数并不包含入射角响应参数 ， 导致不同类型 /型号组件间入射角损失在 PV syst模拟中无法体现差异 ， 而 Data Pack参数源能够有效体现不同组件间 的入射角损失性能差异；  基于传统参数和 Data Pack参数的组件辐照等级损失呈现的一致性较差 ， 对于特定项目区域 ， 模拟参数的来源将影响到最终辐照等级损失 值；  基于传统参数和 Data Pack参数的组件温度损失呈现出较好的一致性 ， 不同参数源对最终温度损失影响相对较小；  通过项目区域不同的气象及地理条件组合 ， 可以分析出最合适的组件性能要求 ， 结 合系统造价 ， 将对项目设计及设备选型具有很高的参考价值 。 后续展望 13.11.2018 2018中国 CSPV— 组件综合性能测试及不同区域选型应用 15  后续展望  结 合莱茵光伏系统投资测算模型 ， 可以对不同系统方案进行投资测算 ， 为项目具体选型提供参考 。 谢谢 ! TÜV Rheinland 曹冏屹 , Jiongyi Cao, Shanghai, China Phone: +86 21 6081-4893 Email: jiongyi.cao@tuv.com 16