多晶硅光伏組件功率測試偏差分析

中國水利水電第十三工程有限公司　楊　明

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多晶硅光伏組件功率測試偏差分析

中國水利水電第十三工程有限公司楊明

【摘要】隨著石化資源的日益枯竭，太陽能作為可再生清潔能源其可持續發展的前景日益廣闊。在《能源發展戰略行動計劃2014-2020》中，我國的非化石能源比重要達到15%，而目前非化石能源的比重不到10%。太陽能作為清潔的新能源之一，在未來能源行業仍大有可為。目前世界主流的光伏組件有多晶硅光伏組件、單晶硅組件以及薄膜組件。本文對多晶硅光伏組件功率測試結果偏差進行了簡單的分析，對比各實驗室對同一組件的功率測試結果，找出測試結果偏差的原因，為光伏電站投資提供參考。

【關鍵詞】光伏組件；功率；測試

0　引言

大型集中式地面光伏電站在最近幾年正在熱火朝天地進行，光伏組件作為光伏電站最重要的設備，其成本占據電站建設成本的30%-35%，且組件功率是光伏電站發電量最主要的影響因素，發電量直接影響業主投資回收期，決定投資成敗。筆者在實際工作中發現，組件生產商在組件功率的標定時與第三方檢測機構測試結果存在一定偏差,現對偏差產生的原因進行了總結，為光伏電站建設方在此方面提供一定的參考，避免功率偏差過大造成發電量減少以致延長投資回收期。

1　光伏組件功率測試方法

光伏組件測試方法一般按照IEC61215:2005、IEC60904-1：2006和IEC60904-3：2008標準進行，具體措施為使用3A級太陽光模擬器發出1000W/㎡、光譜特性AM1.5的光源測出組件電池溫度25℃時的電流-電壓特性，也就是在STC條件（標準測試條件）下測量組件的功率。

STC條件中輻照度、電池片溫度、光譜特性等的確定過程非常復雜，各種數據誤差要求極為嚴格，然而組件功率的標定一般在生產車間進行，生產車間的測試環境很難達到STC條件，因此需要對測試結果進行修正。修正因子包括電流溫度系數α，電壓溫度系數β，功率溫度系數δ，輻照度G，溫度T等。

2　組件功率測試結果數據

從組件生產商處選取3塊二級標準組件分別送至上海萊茵TUV實驗室、上海VDE實驗室、上海太陽能工程技術研究中心實驗室等進行功率測試，測試結果如表1所示。

對比可見，相同一塊組件，組件廠商測得的標稱功率最高，TUV測得結果最低；VDE與上海太陽能工程技術中心測得結果相差很小且均比組件廠家功率要小。

表1　組件在4家機構測得功率對比表

3　測試結果偏差原因分析

3.1測試溯源體系差異

在本案例中，組件廠商一級標準組件是由TUV進行標定；上海太陽能中心一級標準組件是由VDE進行標定。TUV和VDE均為德國權威第三方認證機構，TUV與VDE在光伏檢測認證方面均有其獨立的技術核心及溯源體系，且互不相通，但兩機構之間的偏差非常小。

3.2測試設備

測試使用的3A級瞬態模擬器輻照光譜與標準光譜AM1.5之間不可能完全一致，輻照均勻性也不會每次都相同，且在用標準組件對其進行校準時，采用的方法不同、校準的精度不同，也有可能產生偏差。

3.3測試過程細節

在測試時，組件安裝的位置精度（與標準組件擺放位置應相同）、光源入射角度（應與入射光線垂直）等對組件光譜響應均有影響，組件與測試儀器之間的接線處接觸電阻大小也會對電流-電壓等數據產生微小差別，從而導致試驗結果產生偏差。

3.4測試環境

環境對光伏組件功率的影響主要表現在溫度和氣流速度上，其中溫度是最為關鍵的因素。按照IEC61215標準要求測試溫度準確度為±1℃，因此組件在進行測試之前宜靜置于恒溫實驗室內24小時后再進行；組件測試時風速要小于2m/s，因此在測試時，應避免空調出風口直接對準組件測試固定部位。

圖1　組件功率測試時不確定度的來源

3.5不確定度

不確定度的含義是指由于測量誤差的存在，對被測量值的不能肯定的程度。反過來，也表明該結果的可信賴程度。它是測量結果質量的指標。不確定度愈小，所述結果與被測量的真值愈接近，質量越高，水平越高，其使用價值越高。

多晶硅光伏組件測試（見圖1）的不確定度產生的原因有以下幾點：

（1）測試儀器電子負載的校準不確定度和測量精度引入的不準確性；

（2）測試儀器輻照光譜與標準光譜AM1.5之間的光譜失配，輻照的不均勻性，輻照源的穩定度；

（3）標準組件校準也存在不確定度，被測組件與標準組件之間存在光譜相應失配；

（4）測試儀器溫度探頭測量精度，整個測試環境內溫度的波動；

（5）測量重復性引入的不確定度分量，如被測組件與標準組件的位置不一致、接線過程中的接觸電阻等；

（6）測試設備功率讀數的誤差。

不確定度的存在，導致不同的測試機構，其測試結果肯定不可能完全一致，一般測試機構的不確定度在3%左右。

4　結語

組件標稱功率的測試結果的準確性，對組件企業的信譽及經濟效益有著重大影響；對于采購方或業主方來說，影響合同價格和電站的收益。光伏行業應建立統一的測量體系標準，統一量值，嚴格控制不確定度的來源，持續改進測試條件與能力，保證組件標稱功率的準確性，促進光伏產業和諧健康發展。業主方在采購組件時，應關注其測試的準確性，避免組件生產商超額標定組件功率導致投資方面的損失。

參考文獻

[1]丁葉飛.用室內太陽能模擬器和VDE標準組件測試晶體硅光伏組件最大功率的不確定度報告.

[2]組件功率是光伏行業最關鍵量值.Solarzoom光伏太陽能網.