病院定阅哦！光伏电站的品质题目原故已久，几年前，一家权势认证机构对国内曾经在运转的多座大型晶硅组件光伏电站举行了品质探测，探望发掘光伏组件广泛存在各式品质题目，如热斑、隐裂和功率衰减等，对电站的发电量、KPI目标、电站收益及平常运转保护带来严峻影响。
电站建成后，跟着时候的推移，组件自己首光阴致衰减及逐年衰减率和其余衰减成分都客观存在、弗成避让，因而事实的装机容量会逐年增加，那末基于原始装机容量举行理论发电量或理论功率输出谋划的发电本能目标如PR、CPR和EPI等，个中包罗的光伏电池板自己花费部份会逐年增进，并且事实装机容量的虚浮定性将对次年各个电站的规划发电量的拟订带来必定影响。
因而文中基于事实存在的客观境况，侧重探究已并网电站的户外组件电本能测试及功率改正办法、组件热斑局势和起源解析以及晶硅组件PID功率衰减的倏地鉴别办法，由于篇幅有限，其余品质题目的探测将另起他文探究。经过关系的测试和解析设施，可对自有电站的事实境况有明白的理解，如组件的衰减境况、热斑组件的散布比例及是不是存在PID组件等等。
一、组件（方阵）I-V测试及功率改正办法笔者曾在某西部多家大地电站举行侦查，发掘在某一随机时段各个逆变器的发电量存在较大差别。如图1所示,经过对电站逐级逐段解析，清除了逆变器自己及对应方阵阻碍、设置停机等成分，发掘电量差别的紧要泉源为各个组串处事电流的摇动性，大伙分离率较高，有的以至高出20%。
逆变器发电量的差别和组件的功率输出境况有亲密关系，因而有须要从汇流箱侧去搜索低功率的组串或组件，个别的，户外组件或方阵组串的电本能测试运用便携式I-V测试仪，本部份首先先容便携I-V测试仪的道理、配套辐照度计量仪的表率和特色，接着先容现场组件功率测试的一次改正和二次改正办法。
图1某大地电站某短暂段各个逆变器的发电对照
1.1便携式I-V测试仪分类与测试道理
据调研当今墟市上罕用的便携式I-V测试仪紧要有可变电子负载式和动态电容式两种，如图2和图3所示，可变电子负载式是仪器自己内置了电子负载，当电阻从0变到无尽大的时刻，仪器经过搜罗上百个负载点所对应的处事电流和处事电压值来构成整条I-V弧线，并经过算法探求到最大功率点。
电容式I-V测试仪以充电式动态电容做为光伏组件的动态负载，事实测试时，光伏组件因有光生电流对电容充电，电容在最先充电时，阻抗很低险些为零，充电回路相当于短路，当充电收场，阻抗分外高，充电回路相当于开路，那末在电容的充电流程中，电容的阻抗从0变到无尽大，相当于光伏组件或阵列的负载电阻从0改动到无尽大，而后对电压电流举行采样，这些采样点构成了光伏组件的I-V特点弧线。
和可变电子负载式比拟，动态电容式测试办法的长处是固然测试速率较快，精度较高，但须要繁杂的掌握电路，而关于阵列型的I-V测试仪，就须要对照大的电容器，那末体积和分量就会增进，以是带到户外举行测试会对照笨重。
图2可变电子负载式
图3动态电容式
1.2太阳辐照数据搜罗先容
便携式I-V测试仪在测试流程中须要对时刻的辐照数据举行搜罗，辐照搜罗当今罕用的仪器是总辐射表，它分为热电型（ThermopilePyranometers）和光电型（SiliconPyranometers）两种，如图4所示为热电型，图5为光电型。
热电型个别为两层玻璃罩构造，由玻璃罩下黑色感到面与内部的热电堆等感到器件构成。个别感到元件表面涂有高汲取率的黑色涂层，感到元件的热接点在感到面上，而冷接点位于仪器的机体内，双层石英玻璃罩构造的影响是避让热接点药剂向经过玻璃罩与处境举行热相易，升高丈量精度。
同时为了避让太阳辐射对冷接点的影响，增进了一个白色防辐射盘用来反射阳光的热辐射。它的道理很容易，当太阳辐射透过玻璃罩来到热电表感到面时,冷热结点会形成温差，由此形成温差电动势，将光记号变换为电记号输出，那末这个输出记号与感到面上所吸收到的太阳辐照度成正比（在线性差错界限内），依据毫伏表或电位差计测出的热电势就也许举行读数[1]。
当今光电型辐照计个别运用硅光电二极管传感器，也有运用准则太阳电池（Referencecells）做为辐照度传感器件，它的道理是欺诈其短路电流与投射在电池片上的太阳辐照度的线性相干来测定太阳辐照度，分为电压输出型和电流输出型两种，关于电流输出型，个别可在电路规划上增进小的负载电阻，经过丈量负载电阻之间的电压来直接获得短路电流。
图4热电表（热电堆型）
图5光电型辐照计（晶硅电池片式）
暂时我国的太阳辐射视察网所采用的总辐射表大部份都是热电型，热电型总辐射表的光谱界限较宽，个别大体为太阳全谱段的nm至nm（参考图6，泉源于荷兰KippZonen公司），响当令间个别小于60s，价钱较高。而光电型总辐射表的光谱界限大体为nm至nm，响当令间个别小于10μs，其光谱反映界限与太阳能电池板的处事光谱界限至极热诚，且紧要特色是其响当令间快、价钱便宜。因而光电表的光谱抉择性齐全取决于其自己的光电感到器件硅光电二极管（含准则电池）,具备必定的光谱抉择特点，而热电表中的热电堆,属于中性宽带感到器件,并没有显然的光谱抉择性[1]。
图6光谱反映弧线
（蓝色：太阳辐射光谱绿色：晶硅电池片的光谱反映血色：热电表的光谱反映）
表1为两者的特色对照，个中温度特点是处境温度产生改动后,表的麻利度所产生的改动。光电表个别都没有温度赔偿电路,因而须要在事实运用中断定光电表视察数据的温度系数举行赔偿。由于在丈量流程中的温度改动引入的丈量差错较大，热电型则占有品质更高的玻璃罩，对温度改动所做的温度改正精度也更高。
个别来讲，热电型总辐射表紧要用来丈量水准面太阳总辐射,也可用来丈量入射到方阵斜面上的太阳总辐射，因而在评估电站的PR能效比和EPI个别采取热电表来计量方阵斜面总辐射量（POA），而由于光电表的光谱响反映电池的光谱反映较为热诚，以是光伏组件或方阵的时刻输出功率测试可运用光电表。
然则电池片型光电表也存在一些题目，如电池片的衰减特点、易受处境玷污和温度影响、余弦差错和方位差错偏高、校准难度大、以及丈量精度和电池片封装玻璃的透射率都相相干等，分外是光电表的温度改正、余弦差错和方位差错的丈量和掌握在校准的时刻须要留心的。
表1两种辐射表的特色对照[2]
1.3组件背板温度搜罗
组件背板温度数据的搜罗职掌有上面两种，图7为胶带粘接式测试，其探头分为金属也许环氧树脂探头，图8为吸盘式。个别境况下，若温度数据的搜罗精度不够，还需运用高精度IR热成像仪举行扶助测试以断定事实的组件背板温度，须要留心的一点是许多厂家将背板温度当做电池片的结温，这是不切确的，依据美国Sandia熟练室的阅历值，个别大地电站上的晶硅电池片结温在组件背板温度值的基本上再加之2℃-3℃。也许也也许依据国标《GBT-晶体硅光伏方阵I—V特点的现场丈量》举荐的开路电压法来盘算结温，然则其流程较为噜苏，不实用于事实户外职掌。
图7胶带粘贴式测试（环氧树脂探头）
图8吸盘式温度传感器探头
1.4功率测试值的改正办法
便携式I-V弧线测试仪也许测试单片组件、组串和单台汇流箱直流电路的I-V弧线。个别仪器自己也也许将事实天然光照前提下的实测功率数据举行主动改正，即改正到准则测试前提（STC）下的峰值功率。测试仪改正的实质为温度和光强这两项改正，并未琢磨到事实组件的尘土掩饰损失、组串般配损失及仪器自己的测试精度，其它假若在汇流箱的输入端举行丈量，方阵的各个组串来到汇流箱的线缆长度不尽雷同，也会存在电缆花费，一样影响对组件或方阵的确功率的决断,因而还须要举行第二次改正，将上述花费赔偿到事实功率值之中,详细参考以下几点:
1.尘土掩蔽损失赔偿损失Ls
须要依据电站所处的地舆地方和天然处境，测试期间气候境况及组件表面积灰境况，可在现场事实测试和谋划，个别也许试验这两种办法：①在现场拔取榜样的两块组件举行对照，一伙擦除去表面尘土，另一伙不做解决，可经过I-V测试功率，断定尘土掩饰损失。②抉择两个组串，一串不洗涤，另一串洗涤，个别组串电流和太阳辐照可觉得是线性正比相干，关于组串式逆变器，可监测组串的电流、时刻辐照和环温，将时刻电流换算到STC下的电流举行对照。关于聚合式，可用过智能汇流箱监测每一串的处事电流举行解析。
2.光伏电缆线损赔偿损失Lc
4mm2光伏电缆电阻为4.Ω/km，假如取每一组串电缆平衡长度40米，处事电流值最大8A，可谋划出每一组串线损为组串功率的0.28%左右，详细值还须要依据事实线缆长度来谋划。
3.串连失配损失Lm
组串之中各个组件事实处事电流不一致致使木桶效应，个别阅历值可取1%。天然事实值可对组串的每一伙组件举行测试，猎取Im值的最小值，以此谋划串连失配损失。
4.测试仪器差错Le
关于I-V特点弧线测试仪，如产物供给商给出的测试最大差错界限±5%，可依据事实境况取正差错的1.5-2.5%。
因而依据上述可容易获得功率改正公式：Px=Pc*（/G）/（（1+（β*（Tc-25℃））*（1-Ls）*（1-Lc）*（1-Lm）*（1-Le））（个中Px为改正功率，Pc为实测功率，G为方阵斜面时刻辐照度，β组件功率负温度系数，Ls尘土掩饰损失，Lc线损，Lm般配损失，Le设置差错损失）。
二、热斑题目解析组件上的热斑效应，个别由外部起源和内部起源两类形成。罕见的外部起源有：组件表面积灰严峻且厚薄不均，鸟粪、污物、落叶、方阵组件前部的草木以及周边修筑物或电线杆等暗影掩饰，以及场合不平坦、方阵东西规划间距不够形成的自暗影等，使得组件部分光照低于其余平常部位，被掩饰的电池或组件被置于反向偏置形态，耗损其余电池的功率，而功率以热能样式释放，致使该电池片温度较其余平常电池片的温度高。外表成分致使的热斑题目在光伏电站中广泛存在，可在平常运维处事中抉择洗涤等举措举行消除。
内部起源和组件的临盆创造工艺（分外是焊接和层压）、电池片品质（反向特点、边沿泄电流过大）、接线盒中二极管的持久牢靠性、EVA和背板的耐高温及阻燃本领等成分都相相干，内部起源形成的热斑由因而先本能不够，在电站的运转期间将持久存在，对电站的牢靠性带来严峻平安隐患，任何一个热雀斑形成的功率花费将束缚了组串的输出功率。
图9-图14罗列了西部大地电站的部份热斑效应案例，如图9所示，组件有多个热雀斑且随机散布：由于也许电池片自己的题目，互联条不干净形成的玷污和虚焊、隐裂、裂片或断栅等起源形成。热斑致使组件部分的高温较高，有的以至高达℃以上，而其周边温度仅30多℃，尤为在我国西北地域，在夏令午后接续剧烈光照和高温处境下，组件部分温度将接续抬高，其结局也许致使玻璃爆裂，组件背板部分老化，严峻的以至会生气焚烧。
图10为焊接不良题目致使的热斑灼伤，背板烧穿，起源源于组件工艺题目。那末在焊接时，就要在工艺上老成掌握起焊点，避让起焊点V型隐裂。在串焊接时，也一样要掌握起焊点，避让重压及温渡太高形成V型隐裂。图12也许为组件临盆时混入一串低效电池片致使。图14为二极管发烧，也许为二极管的品质题目也许联结松动。
图9多个热斑随机散布图
图10焊接题目致使的热斑灼伤陈迹
图11裂片形成热斑效应图
图12低效电池片的混用
图13虚焊题目引发的热斑图
图14接线盒发烧
三、PID组件倏地探测
PID（PotentialInducedDegradation电势引诱衰减）是在高温高湿处境中，因晶硅组件负极和边框玻璃之间存在较高的负电压而形成的电本能衰减局势，假若电站中产生了PID，个别各个组串都有也许产生，其衰减水准也不尽雷同，但跟着时候的推移，稍微PID组件的衰减水准会渐渐增进，同时PID组件由于内部电池片的失配严峻，因而将存在较大的热斑隐患，关于PID衰减严峻的组件可经过测试开路电压举行搜检，而稍微PID的组件还须要在低辐照下探测，本部份罗列了在电站现场倏地搜检PID组件的办法，以供业老婆士参考。
3.1测试办法
（1）便携式I-V测试法
晶硅组件产生PID后，其I-V弧线形态会涌现反常，电本能参数展现为Rsh、填充因子和开路电压Voc的消沉。PID越严峻，其弧线挪动的趋向就如图15箭头所示。而关于稍微PID组件，其IV弧线的反常特点不太显然，还需聚集上面的办法（开路电压法、EL）举行归纳解析。
图15单片电池片PID衰减后的I-V弧线[3]
（2）开路电压（Voc）测试法
由于PID组件电本能参数有一个显然特点，即并联电阻值会下落许多，以至低到个位数，平常组件的Rsh值个别在几百兆欧以上。并联电阻值的巨细对组件的弱光效应有较大的影响，假若Rsh值较低，在辐照度较高时，开路电压值和平常组件差别会较小，以是难以识别，而在低辐照度下，Rsh值较低的组件，开路电压值会跟着辐照的消沉而涌现大幅下落。因而开路电压法测试须要抉择低辐照时候，便于和平常组件举行显然辨别。分外关于PID衰减不显然的组件（功率衰减≤10%），经过I-V测试难以决断的境况下，也许用该法举行决断。
（3）便携式EL测试法
须要运用便携式EL设置，PID组件在EL下的显然特点为边框附近电池片发黑（因电池PN结做废）。以下图16所示，PID越严峻，那末发黑的地区会增进，个别从边框附近最先，渐渐曼延到组件中心地区。
图16左：功率衰减27%中：功率衰减42%右：功率衰减52%
3.2组串排查办法
（1）在低辐照境况下（意见辐照度低于W/m2），经过监控数据或现场测试，对每个汇流箱侧的每沿路的组串开路电压举行测试，搜索低电压组串[4]。
（2）关于低电压组串，个别PID容易产生在组串的负极侧，如20片一串的，要要点测试负极侧第一片到第十片，并不断测试到涌现平常组件为止[5]。
（3）依据I-V测试弧线也许开路电压测试法决断。
3.3须要留心的场合
若存在非PID引发的低电压组件，也许为其余起源形成，如旁路二极管做废、电池片做废等，关于此类低电压组件可欺诈PID组件的弱光效应举行测试清除。其它由于PID组件也会存在热斑局势，运用红皮毛机影相固然也是一种办法，然则很难和非PID形成的热斑组件举行辨别。
四、归纳鉴于当今国内电站品质杂乱不齐，电站运转一段时候后，业主也没法通晓事实的装机容量以及衰减境况，因而为把握电站组件的事实总功率，个别以汇流箱为一个单位一一探测，由于各个组串到汇流箱的间隔不同，除光强和温度改正外，还须要琢磨方阵的般配损失、线缆花费、尘土掩饰花费、仪器测试差错等成分并举行赔偿，本领获得较为确切的电站组件总功率，和组件标称峰值功率相对照，便可谋划事实的衰减率。同时文中先容了罕用I-V测试仪的道理和特色，并先容辐照搜罗、温度搜罗、改正办法关系实质。
辐照搜罗当今主假如热电型总辐射表和硅基光电二极管型光电表（包罗运用准则电池片做为传感器的光电表），由于接收太阳辐射光谱反映界限的不同，在事实运用中应留心差别，前者因其高精度、响当令间长、光谱界限0.28-3μm、处境温度敏锐性低、ISO准则校准等长处，紧要用于水准面和方阵斜面太阳总辐射量(包罗了直接辐射量、散射辐射量)的搜罗，可用于电站PR或Performanceindex（PI）谋划，后者由于和电池板在光谱反映上有较高的般配度，可用于光伏组件或方阵的时刻功率测试，有前提的电站可同时装置这两块表，可举行辐照对照,如在天天的不同时段上昼、午时和下昼举行对照，在不同气候下（晴天、阴天、多云）和不同时节举行对照，如此的处事海外关系研讨人员都曾做过详细的数据解析[6]。
整体来讲，电池片型光电表存在一些题目，诸如电池片的衰减特点、易受处境玷污、易受处境温度影响、余弦差错和方位差错偏高、校准难度大及丈量精度和电池片封装玻璃的透射率都相相干等，在测试时，由于不同表率组件和电池片光谱反映也不同，测试会存在差错。在校准的时刻，分外是光电表的温度改正、余弦差错和方位差错的丈量和掌握须要留心，以是归纳琢磨，当今运用最广泛的照旧热电表，关于户外测试确切度请求不高的可运用热电表来搜罗辐照数据。
热斑题目在电站中分外广泛，可运用热成像仪举行一一搜检，究其起源紧要分为组件自己和处境成分两大类，由于热斑题目将致使组串失配，严峻的组件分外有须要举行改换，以保证电站运转的牢靠性。
PID组件在高温高湿处境中容易产生，本文基于事实阅历供给了较所有的排查办法，也供众人参考，文中尚存在不够之处，有些实质未能深入叙述，再有待于进一步研讨。
参考文件1.光电型总辐射表本能测试研讨，王琮，长春理工大学，.
2.JenyaMeydbray，PyranometersandReferenceCells,What’stheDifference?NationalRenewableEnergyLaboratory,.
3.UnderstandingPotentialInducedDegradation，advancedenergy.
4.晶硅PID组件弱光本能研讨，
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