太陽能電池IV測試儀|光伏陣列I

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一、      太陽能電池IV測試儀背景介紹

光伏電站投入運行之前必須經(jīng)過嚴(yán)格檢測后驗收，國家GBT 18210-2000 《晶體硅光伏（PV）方陣I-V特性的現(xiàn)場測量》給出了相應(yīng)的技術(shù)要求。在投入運行后的20年內(nèi)，電站運營方也要不斷對光伏電站各子陣列的I-V特性進(jìn)行測試，查找故障隱患，以便日常維護(hù)及維修。

太陽能電池IV測試儀根據(jù)其對功率的需求配備或大或小的光伏陣列，這一光伏陣列是由太陽電池組件按串聯(lián)、并聯(lián)規(guī)則組合在一起的。如果各串聯(lián)的太陽電池組件的工作特性由于離散性而導(dǎo)致不一致，在工作點的電流會不同，則必然會帶來效率的損失；同理，如果太陽電池組件并聯(lián)，則由于離散性，其相同工作電壓條件下的最佳效率點會不一致，也會出現(xiàn)效率的損失。這種由于太陽電池組件特性曲線之間失配而帶來的損失，稱為“聯(lián)結(jié)損耗"。由于“聯(lián)結(jié)損耗"的存在，使得由眾多太陽電池聯(lián)成的陣列效率總是低于單個電池的發(fā)電效率。太陽電池的I-V特性曲線本身具有很強的實時性，易于受環(huán)境因素的影響，對于溫度、照度的變化敏感。所以太陽電池安裝環(huán)境條件的多變性，必然會使得太陽電池在不同環(huán)境條件下的實際發(fā)電量和負(fù)載工作點大相徑庭。廠家提供的太陽電池組件的特征參數(shù)都是基于標(biāo)準(zhǔn)測試條件，而這些特征參數(shù)并不能反映太陽電池的實際工作情況。

二、      太陽能電池IV測試儀產(chǎn)品簡介

群菱是中國唯一生產(chǎn)大功率太陽電池方陣測試儀、逆變器孤島防護(hù)測量專用精密負(fù)載等產(chǎn)品的專業(yè)廠家，擁有雄厚的技術(shù)開發(fā)能力和良好的售后服務(wù)。

由于技術(shù)原因，光伏行業(yè)國內(nèi)目前I-V特性測試儀器都是針對單個PV電池組件的，最大測試功率通常不超過1kW，而且只能配用脈沖式光源，用來測量光伏電站在實踐中是不可行的。以10MW光伏電站為例，測量單位通常為50-100kW的匯流箱，或至少為工作電壓600VDC、功率為3kW-5kW的電池組串。因此，大功率的光伏陣列性能測量和鑒定一直是光伏行業(yè)的難題。

  光伏產(chǎn)業(yè)就光伏組件和光伏發(fā)電系統(tǒng)的檢測目前面臨以下三個技術(shù)難題：

1、光伏組件I-V特性檢測使用脈沖式太陽光模擬器或者恒定光模擬器。但是由于以下因素：

1)     其光譜與太陽光光譜有高達(dá)25%的失配度的不同；

2)     脈沖式點光源照射在樣品上的，因入射角度和光線距離的不同，而產(chǎn)生的照度不均勻性；

3)     光脈沖形狀和持續(xù)時間的不同；

4)     組合燈光源中各個燈之間的光性能差異；

5)     測試環(huán)境溫度；

這些因素都必然導(dǎo)致實驗室的測試結(jié)果與太陽光下實際應(yīng)用情況有較大差異，也導(dǎo)致各實驗室之間的測試結(jié)果有較大差異。

2、對于聚光型光伏發(fā)電系統(tǒng)，由于聚光器曲線和光學(xué)軸心定位的特殊要求，使得測量用入射光必須為平行光，這一要求否定了點光源脈沖模擬器的使用，而恒定光模擬器也因其光源尺寸很難與聚光器尺寸匹配或測試功率過大而實際不可行。

3、就光伏陣列I-V特性測量而言，由于光伏陣列功率大（≥100kW）和要求瞬間測量，因而不可能現(xiàn)場使用傳統(tǒng)的、例如程控電子負(fù)載等功率測量方法，包括使用程控電子負(fù)載等方法。而且由于光伏陣列電壓高，電流大，目前也尚無可用的I-V特性數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

三、      太陽能電池IV測試儀主要型號

四、      太陽能電池IV測試儀技術(shù)參數(shù)

1.      電壓測量范圍：10～1000V；

2.      電流測量范圍：0.3～200A；

3.      日照測量范圍：0～4000 W/M2；(可選項)

4.      環(huán)境溫度測量范圍：-55℃～125℃；

5.      電壓測量精度：≤±1V；

6.      電流測量精度：≤±0.1A；

7.      光強不均勻度：≤±2％；

8.      溫度測量精度：≤±1℃；

9.      表讀數(shù)分辨率1W，熱電堆傳感器誤差≤2%，儀表誤差≤2％，美國NIST校準(zhǔn)；

五、      太陽能電池IV測試儀工作原理

PV-8150K太陽能電池IV測試儀主機內(nèi)置有滿足大功率、高電壓、時間常數(shù)τ精確計算的充放電的專用電容器，動態(tài)電容充電現(xiàn)場測試方法是根據(jù)電容的特性，將內(nèi)置電容器當(dāng)成光伏陣列的可變負(fù)載，通過對光伏陣列給電容充電整個過程進(jìn)行電流和電壓采樣，來測試并用專用軟件將數(shù)據(jù)處理成光伏陣列的伏安特性曲線。太陽能電池IV測試儀測量工作原理如下圖所示。

六、      太陽能電池IV測試儀主要功能

1.      PV-8150K太陽能電池IV測試儀通過直接測量光伏電站的短路電流和開路電壓，而不是通過測量I-V特性得出短路電流和開路電壓。可隨著太陽輻照強度的變化實時監(jiān)測、顯示對應(yīng)的短路電流和開路電壓；

2.      PV-8150K檢測的數(shù)據(jù)由CPU處理為I-V曲線后通過液晶屏顯示，可以實時觀察I-V特性曲線形成的過程并通過波形畸變分析被測系統(tǒng)特性是否有失配或故障；

3.      PV-8150K太陽能電池IV測試儀采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62446推薦的“電容充電測試原理”，能客觀檢測I-V曲線及短路電流，開路電壓，最大功率，填充系數(shù)以及最大功率下的電流和最大功率下的電壓數(shù)據(jù)，能客觀地給出光伏系統(tǒng)真實的I-V特性曲線，特別是最大輸出功率點Pm以及此功率點下的電壓及電流值。結(jié)合長期測試積累的經(jīng)驗，來分析被測光伏陣列矩陣中存在的問題，如熱斑、接觸不好、個別組串損壞等；

4.      PV-8150K太陽能電池IV測試儀系統(tǒng)不需要任何外部供電，非常適合于光伏電站的現(xiàn)場測試；

5.      依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行I-V特性測量測試，具體測量結(jié)果如下：

6.      開路電壓Voc；

7.      短路電流Isc；；