1.引言

光伏電站中組件的衰減率一直受到行業廣泛關注,北京鑒衡認證中心(CGC)針對光伏組件的衰減率評估方法給出一些解析。

2.光伏組件衰減率怎么計算?

組件衰減率指組件初始功率和組件當前最大輸出功率的差值和組件初始功率的比值,即:


計算衰減率的關鍵就在組件初始功率和組件當前最大輸出功率這兩個參數的測量。

3.組件初始功率 的測量

組件初始功率是組件出廠測試得到的最大輸出功率,由企業產線的太陽模擬器測試得到。

對于組件生產線,影響出廠測試的主要因素有以下幾點:

環境溫度:由空調控制在25±2℃

測試設備:太陽模擬器等級要求為AAA級

校準及標準組件:利用經標定的標準組件對太陽模擬器進行校準,從而對測試結果進行修正。

根據鑒衡 CGC 調研,產線出廠測試存在一定的不確定度,其主要影響因素為標準組件。

如果需要更加精確的測試組件初始功率,可由能力強不確定度低的實驗室開展測試。

測量不確定度:表征合理地賦予被測量之值的分散性,與測量結果相聯系的參數意味著對測量結果可信性、有效性的懷疑程度或不肯定程度,通過對測量過程的分析和評定得出的一個區間,定量說明測量結果的質量。

4. 組件當前最大功率測試

組件當前最大輸出功率指組件在運行一段時間后測得的最大輸出功率。通常應排除如灰塵遮擋、組件缺陷等影響因素,測試組件本身的最大輸出功率。

在戶外測試組件最大輸出功率,主要影響因素有以下幾點:


測試輻照度:對于線性器件應在不低于 800W/m2 的輻照度下進行測試;

測試溫度:對于一般背板結構單玻組件,由背板溫度反映電池結溫;

太陽光譜:不同地區和環境會有不同的太陽光譜,精確測量時應與 AM 1.5 的光譜值進行修正;

組件入射角度:不同光照角度影響組件的發電性能,精確測量時應考慮入射角對測試結果的影響;

測試設備:手持式戶外測試設備,需與輻照測試和溫度測試設備共同使用;

參考器件:通常為封裝良好的 WPVS;

測試結果修正:根據 IEC60891 標準將戶外的輻照度和溫度修正至 STC條件下的結果。

受到以上因素的影響,戶外測試組件最大輸出功率的不確定度比產線測試不確定要稍高。

如果需要更加精準的測試組件當前最大輸出功率,將組件送往實驗室進行測試會是一個很好的選擇。

5. 實驗室測試

實驗室測試可以對測試環境、測試設備、參考器件進行更好的控制,因而得到不確定度更低更加精確的測試結果。

影響實驗室測試的主要因素有:


環境溫度:通??刂圃?25±0.5℃ 范圍內,測試時盡可能接近 25.0℃,減少溫度修正導致的偏差。

測試環境:暗室環境,盡可能減少環境光或者光反射對測試結果的影響。

測試設備:太陽模擬器等級要求為 AAA 級(部分可達 3A+ 級),同時測試方法盡可能貼近被測樣品的特性(如用長閃光時間測量高容性器件)。

校準及標準組件:按照 IEC60904-4 的要求,測試結果可溯源至國家計量基準。

實驗室測試組件最大輸出功率的不確定度大約在 2%-3% 左右。

鑒衡認證中心(CGC)在 2012 年和 2015 年分別主導開展兩次光伏實驗室組件測試的能力驗證,評定結果顯示實驗室測試最大輸出功率存在一定偏差。大部分實驗室間的結果偏差在 1% 左右,這種偏差主要由參考器件的溯源差異造成的。

6. 如何正確評估組件衰減

基于以上內容,對組件衰減率的正確評估的關鍵點,在于測試結果的時空一致性。

時間一致性:在不同測試時間(同一測試設備),對同一被測對象的測試結果前后一致;

空間一致性:在不同測試地點(不同測試設備),對同一被測對象的測試結果相互一致。

對于組件初始功率的測量,不僅需要在出廠測試時盡可能滿足 STC 條件進行測試,還需要掌握測量溯源情況。必要時,可以封存出廠組件作為參考組件并送往第三方實驗室進行測試,以消除后續不同測試地點(測試設備)測試時因溯源造成的測試偏差。

對于組件當前最大輸出功率的測量,應在篩選無缺陷無灰塵的組件,在 STC 條件下進行測試。測試條件和溯源盡可能應與初始功率時相一致,確保測試結果和初始測試結果對比的一致性。

7. 組件衰減率現場評價方法


現場組件 EL、外觀檢測:現場隨機抽取組件進行外觀、EL 檢測,并按質量狀況進行分類。

現場組件功率測試:在外觀和 EL 測試基礎上,選擇三個時間點和輻照區間進行組件 IV 測試,包括 400-600w/m²、600-800w/m²、800-1000w/m² 三個輻照區間。

返廠測試:從現場測試的組件中挑選部分組件,返回生產廠家,分別在產線和企業實驗室進行最大輸出功率測試(第三方人員現場目擊)。

第三方實驗室測試:在生產廠家完成測試后,送至第三方實驗室進行 STC 條件下最大輸出功率測試。