高效光伏组件户外测试方法研究-朱炬

高效光伏组件 户外测试方法研究 Portable high efficiency PV module/cell tester 二〇一八年十一月 演讲人：朱炬 Tel： 18715189292 2018CSPV  中国电科 41所简介 CETC41 中国唯一的国家级测试仪器研究所 CETC41 拥有 50年的专业测试仪器开发经验 CETC41 测试产品包括微波、通信、光电、通用基础、电源等数百种 CETC41 拥有电子测试技术国家重点实验室和国防最高级别光电子计量站 部分 合作 伙伴  高效光伏电池测试发展需求 研发阶段的高效电池效率达到 28%左右 量产的高效电池片达到 22%左右 高效光伏电池成为发展主流，替代原有传统晶硅电池  高效电池及组件的测试不确定增加 具有高结电容效应 , 10ms短脉冲光源无论正向、反向 扫描，均无法正确评估功率值 实验室条件 ＞ 1000ms稳态光源，长延时测试提供准确性  高效光伏组件户外测试的问题 目前主要有两大类便携式 IV测试仪 1、以 41所为代表的电子负载类 优点：体积小，测试精度高 缺点：扫描不到短路电流 2、以高美为代表的电容负载类 优点：测试电流范围宽 缺点：体积大，测试时间太短，填充因子偏低 但总体来看，在测试高效光伏组件，特别是辐照度较高时， 测试功率偏低，转换 STC误差大，不能测试低压组件  高效光伏组件户外测试误差分析 随着短路电流增大，测试回路内阻 压降明显增大，实际短路电流测试 明显偏低 随着短路电流减小，实际短路电流 测试值趋近真实值  高效光伏组件户外测试误差分析  12 1 2 sc12 TT1G GIII        式 (1)      1212212s12 TTTTKIIIRVV   式 (2) 根据 IEC60891对实测的电流 -电压特性按照以下算法进行修正 : 其中： I1、 V1：当前辐照度和温度条件下实际测得的 IV曲线上的各个坐标点； I2、 V2：修正到 STC下的对应 (I1、 V1)的坐标点； Isc：被测件在 G1、 T1，即当前的辐照度和温度条件下测得的短路电流； G2：标准的 STC条件下的辐照度或者其它希望转换到的辐照度数值； G1：被测件当前测试环境下的实测辐照度数值； T1：被测件当前测试环境下的实测温度值； T2：标准的 STC条件下的温度值或者其它希望转换到的温度数值； 从式 (1)中可以看出，在当前的辐照度和温度条件下测得的短路电流 偏小时，经过转换后的电流值也将偏小。  新型测试仪解决的问题 （一）高效组件的 I-V曲线及最大功率测试 1、必须采用电子负载 2、 采样点的测试延时可调整，单个测试点最大可调节至 10ms 3、最好具备扫描方向可调功能 4、采用可靠的步进控制算法 受理专利：一种伏安特性曲线拟态 测试扫描方法  新型测试仪解决的问题 （二） STC修正策略及评价方式 (1) 新型电池缺乏可靠修正算法，多次测量线性推导是最好办法，采用 IEC60891-3 线性推 导 用多次测试推导，提高数据转换精度  新型测试仪解决的问题 （二） STC修正策略及评价方式 (1) 新型电池缺乏可靠修正算法，多次测量线性推导是最好办法，采用 IEC60891-3 辐照度 (W/m2) 温度 (℃ ) 最大功率推导值 (W) 最大功率实测值 (W) 误差 (%) 447 33.8 111.16 111.3 -0.126 512 38 122.47 122.18 +0.237 550 37.7 133.69 134.22 -0.395 729 42.8 169.86 170.55 -0.405 637 35.6 151.64 154.75 -2.00 664 36.4 156.36 161.77 -3.34 379 36.4 102.74 98.25 +4.57 受理专利： 一种获得光伏组件全天气象条件下功率值的方法  新型测试仪解决的问题 （二） STC修正策略及评价方式 (2) 2、自带发电量测试功能，作为组件性能评测依据。并提供全天发电量数据的多项 式拟合功能，有利于长时间记录分析 授权专利： 基于伏安特性曲线的光伏组件发电量测试方法 E= Pmax.1*Δ t+ Pmax.2*Δ t+…+ Pmax.N*Δ t 发电效能比 (%) = 当前总发电量 (kWh) * 1.0(kW)/[当前总辐射 量 (kWh/m2) * 当前组件参数中 保存的最大功率值 (kW) * 1.0(m2)]  新型测试仪解决的问题 （二） STC修正策略及评价方式 (2) 自带发电量测试功能，作为组件性能评测依据。并提供全天发电量数据的多项式拟 合功能，有利于长时间记录分析 受理专利： 一种评估非正常因素导致光伏阵列发电量下降比例的方法 高斯拟合结合多项式拟合，提高发电量分析精度  新型测试仪解决的问题 （三）带补偿设计的低压组件 /电池片测试 最新的 IEC61829（ ED.2） -2015光伏方阵 I-V特性的现场测量规定： 伏安特性曲线中 短路电流可以从电流电压特性外推得到 ， 外推点的电压不能大于开路电压的 3%。 传 统 I-V测试仪一般大于 5%，无法 测试低压组件，无法得到真实 ISC 补偿电源工作区间示意 V0 I Isc VocVm PmaxIm Vadd 隔 离 变 压 器 充 电 电 源 反 向 保 护 电 池 正 极 测 试 负 载 电 池 负 极 补 偿 电 源 控 制 电 容 隔离型动态补偿电源设计示意 受理专利： 一种可编程补偿设计的光伏组件户外测试装置及方法  新型测试仪解决的问题 （三）带补偿设计的低压组件 /电池片测试 电池片实测示意