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光伏技术|如何评定双面组件的性能及安全性?

户用光伏网 来源:光伏智库  2018/6/14 11:10:39 我要投稿

户用光伏网讯:近年来,基于不同技术路线的双面组件技术,由于其可靠性高、光能利用率高、发电量增益高等因素,成为当前光伏领域广受关注且被认为是非常有实际应用前景的前沿技术之一。之前我们也探讨过双面组件的标定(点击阅读)。然而,由于双面组件正反两面具有同时受光并发电的特点,如何准确地标定双面组件的电性能以及如何保证双面组件在实际应用的安全性已经成为了双面光伏组件发展中两个亟待解决的难题。

TÜV莱茵作为光伏领域第三方检验检测的全球领导者,由技术专家Christos博士牵头,联合行业内上、中、下游多家企业成立了专门的双面组件工作小组。TÜV莱茵通过大量的实测数据和科学严谨的研究和论证,最终逐步确立了一套能有效评估双面组件的电性能和安全性的测试方法并颁布了相关的2PfG标准。

电性能篇

对于单面组件而言,定价的最重要的参考依据目前依然是标准测试条件(STC:组件温度25ºC,入射辐照度1000 W/sqm,光谱分布为AM1.5G)下的功率标定。而对于双面组件的电性能测量,我们在基于STC所作假设的基础上增加双面组件以37° 的倾斜角度和1米的离地高度安装时的条件,由此确立了双面标准测试条件(BSTC)。

TÜV莱茵内部标准2PfG 2645/11.17 中规定可以使用IEC 60904-1-2中的单面辐照和双面辐照测试方法,不过目前在TÜV莱茵的实验室中使用的是单面辐照测试方法。除了BSTC下的测试,背面辐照度 (Gri) 为100W/sqm 和 200 W/sqm 时的IV测试结果也可以作为补充信息在测试报告中提供。 如下图所示,单面辐照测试方法首先对双面组件正反两面分别在STC条件下进行功率测试,然后再测试组件正面在等效辐照度(GEi)下的光伏特性。等效辐照度(GEi)由以下公式计算得出:

此外,针对大家关心的铭牌话题,2PfG 2645/11.17标准也给出了相应的要求和示例。首先,需要对高、中、低三档的组件进行初始稳定测试,然后通过引用IEC 61215:2016标准中所规定的Gate1对双面组件的铭牌和实测电性能数据进行判定。判定通过的双面组件既可按照“STC”和“BSTC”两种测试条件对电性能参数进行标定。

可靠性和安全性能篇

紧随其后的是双面光伏组件的可靠性和安全性问题。由于背面同时发电,双面组件在户外产生的电流通常较高,这可能会影响光伏系统的可靠性。另外,为了使双面发电量最大化,双面组件通常采用特殊的设计安装方式来减少组件支架造成的遮挡。所以 IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中一些测试条件需要进行相应的修改以便在前期发现双面组件一些潜在的可靠性和稳定性问题。

根据国际标准IEC 61215:2016的规定,光伏组件在进行任何进一步的测试之前都必须先稳定其电性能。对于双面组件,光致衰减(LID)等问题依然存在并且不可忽视。因此,TÜV 莱茵2PfG 2645/11.17 建立了一套对BSTC下测得的光伏数据进行铭牌验证的体系,该体系对于Pmax、Pmax 的平均值、 Voc 以及 Isc 的判定要求和 IEC 61215-1:2016中的一致。 并且该体系中增加了对于最低功率档组件在BSTC下的 Pmax 的额外要求来保证最低功率档组件的质量。具体要求如下:

此外,由于背面会产生额外电流,双面组件在户外经常比单面组件产生更高的电流。较高的电流可能导致光伏组件局部温度过高,特别是在发生电流聚集的区域。这会影响到光伏系统的可靠性,尤其是对焊接点的金属疲劳和旁路二极管的耐久性。因此IEC 61215-2 和IEC 61730-2中的相关测试条件应该针对双面组件在户外高电流的情况有所调整。背面辐照度 300W/sqm 被认定为典型的户外运行情况下可达到的最苛刻条件。

因此IEC 61215-2 和IEC 61730-2 中相关的测试增加了等效辐照度 GE =1000 W/sqm + φ∙300 W/sqm时对应的测试要求。我们将温度测试(MST 21)、热循环测试(MQT 11/MST 51)、热斑耐久测试(MQT 09/MST 22)以及旁路二极管测试(MQT 18/MST 25)中所要求的电流Impp 或者 Isc,增加至它们相对应的(1000 + φ∙300) W/sqm 辐照度下的Impp 或者 Isc 值。对于反向电流过载测试,我们建议在计算时使用生产商给出的组件过载电流保护额定值和组件可能达到的最大反向电流((n-1) × Isc@GE ×1.25,n为组件串最大可并联数量,1.25为安全因子)中的较高的值。

总结

由降低度电成本的强烈需求作为主要推力,近几年双面光伏组件因其背面发电的特性而倍受青睐,市场份额迅速增加。但是其技术方面的复杂性使得目前的功率标定和质量检验相关标准需要针对双面光伏器件进行相应的更新。目前,TÜV莱茵已经发布了关于双面组件功率标定的内部标准2PfG 2645/11.17和基于IEC 61215-2 和IEC 61730-2 的双面组件安全和可靠性测试方案,我们希望能为双面组件时代的到来助推!

原标题:如何评定双面组件的性能及安全性?

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