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户外光伏实证方案

光伏组件的户外性能实证测试将超越光伏组件实验室的STC测试:由于不同类型光伏器件的性能与光伏电站实际安装地点的气候条件均具有多样性,STC测量参数并不能完全反映光伏组件的实际性能输出,真实户外条件下光伏组件的性能测试数据更具说服力,对其在给定区域的适用性判断至关重要。

美国Daystar多通道户外IV测试系统方案

(本方案仅供参考,具体参考定制要求)

DaystaroutdoorIVTracer-TUV-PTL_TechTransfer--非常重要

客户实际案例

系统优点:

1 采用的美国Daystar户外IV测试系统性能稳定、操作安全、功能强大,产品声誉高;

2 系统模块化设计方便扩充测试通道数和测试容量,具备MPPT和固定电压输出功能;

3 各数据采集器,组件选择器都高度集成到该测试系统,通过软件设置便可方便进行测试;

4 IV测试系统兼容性强,传感器种类可依客户需求选配、适用户外长期对比实验研究;

5 适用于电池及原材料IV性能研究。系统配置的负载能消耗电池产生的电量,模拟真实;

6 通讯友好,可通过当地的因特网进行远程操作,测试任务设置软件化,数据传输方便。

 

方案概述:

 

光伏组件的户外性能实证测试将超越光伏组件实验室的STC测试:由于不同类型光伏器件的性能与光伏电站实际安装地点的气候条件均具有多样性,STC测量参数并不能完全反映光伏组件的实际性能输出,真实户外条件下光伏组件的性能测试数据更具说服力,对其在给定区域的适用性判断至关重要。

 

户外太阳能光伏测试站主要由户外IV测试系统、太阳辐照度计,风向风速计、温湿度计可完成对实验电站的环境监测。太阳辐照度测量设备、温度传感器等组成光伏系统(组件)的发电性能方面的综合分析能力,从而对太阳能电池组件在自然光照和不同天气条件下的性能进行评测。

 美国Daystar公司做户外I-V测试设备有30年的经验,也赢得了盛誉。三十年来,他们只做户外IV测试设备,其户外I-V测试设备精确、安全、耐用,其设备有户外工作18年后仍正常运行的实际案例,这些经验对于检测设备来说是非常重要的。美国Daystar公司的客户遍布世界各国,认证检测机构有:NREL, NIST, Sandia, CANMET, Intertek, UL, TUV, 和Atlas等权威实验室;光伏公司有First Solar, DuPont, Sharp, 3M, Boeing, EMCORE, PV Powered, 和 Skywatch等优秀企业。 如:早在2001年以前,美国 NIST (National Institute of Standards and Technology)就在使用Daystar的户外多通道IV测试仪用于他们的光伏系统的研究。而且,Sandia National Laboratories,TÜV Rheinland PTL,CFV Solar Test Laboratory,Atlas,CSEM-UAE Innovation Center LLC等实验室用的也是采用Daystar单通道和多通道IV测试系统用于他们的光伏研究。

多通道IV测试仪在多光伏阵列(或多组件)长期比对能力的建设的作用及建设方案:

长期比对能力的建设目标:

 形成光伏阵列或组件发电性能长期比对能力,采用的比对方法科学,比对采用的设备可靠,可同时检测单、多、非晶硅等多类型(多品牌)太阳电池组件,并完成长期的检测比对实验。测试数据及项目包括辐射量、温度、风速、组件背板温度、I-V曲线、STC、最大功率、温度系数、效率衰减、热斑耐久等。形成对:单晶、多晶、非晶硅等各类型组件的长期检测能力,完成对各类BIPV建筑的光伏构件发电能力的评估,可用于光伏原材料长期工作性能对发电量影响研究。比如可以完成:多晶PERC组件的衰减实证; 单晶与准单晶发电量实证;高密度组件可靠性与发电量实证;双面增益率;整片与半片发电对比实证;5栅与9栅组件发电对比实证;透明背板双面组件与双面双玻组件可靠性与长期发电量实证;网格透明背板和全透背板发电差异实证;网格玻璃双面组件与全透双面双玻发电差异实证;单轴与固定支架对双面组件的发电增益实证。在安装方式、衰减量、发电能力、数据监测、试验周期等多个维度考量和评估,为产品开发和系统设计选型提供实证数据。

 

关键设备的配置

1、多通道户外IV测试仪。配置1台多通道户外IV测试仪的控制器+电子负载。IV测试仪需要能快速完成对多个光伏组件的测试。该设备需要能快速完成对多个光伏阵列(不低于16个)的方阵快速测试I-V曲线 I-V curve,短路电流Isc,开路电压Voc,峰值功率Peak-power,峰值功率点电压Vpk,峰值功率点电流Ipk,定电压点电流,填充因子FF等特性指标。该设备要求测试性能稳定,测试精度要求高(Resolution:3 uA和1.5 uV),该设备要求非常适用于科学研究,适用于户外自然光条件下测试。该设备可以同时对16个(甚至更多)太阳光伏组件或阵列几乎在同时刻进行测量,也就保证了测试条件的一致性(如太阳辐照强度),从而保证所测试到的数据更具备可比性。多通道测试仪启动测试的条件可由客户根据需要定制化,如(对工作PV组件的最大功率点的自动追踪并开始测试,或者达到某一电压或电流情况下,按照设定的测试间隔(时间)自动完成IV曲线测量绘制。)多通道户外IV测试仪的测试通道数和测试功率容量可根据今后检测能力要求的提供而进行扩充。配置快速自粘式温度传感器。

户外IV测试仪随机配置的测量软件可直接对测试过程进行控制。软件可测量并记录组件的I-V曲线,温度和太阳光照强度。通过设置全天测量的开始/结束时间和测量时间间隔,也可设定全天测量和结束的条件,如根据设定电压或自动追踪最大功率点Pmax等自动开始测试和结束测试。并可对组件进行长时间测量分析,测量数据可转换为STC标准测量条件数据并转化为曲线图。对数据的转换可选择全部I-V曲线测量数据,或对指定某条曲线数据中的参数转换。软件可以将非标准状态下的IV曲线(数据)转换为标准条件(STC)下的IV曲线(数据),需提供国际转换标准.同时显示初始和归一化(修正到标准测试条件STC下)的曲线,多条曲线可以同时出现在同一个坐标图里。可通过软件实现IV测试的运行,及环境数据进行采集(如辐照度、环境温度、组件温度等信息)、IV曲线在电脑上显示,并提供强大的数据分析能力和解释功能。可根据客户对测试的设置完成IV曲线的自动测试。如:可以要求设备自动根据软件所设置的、在满足辐照强度的范围和温度范围的条件下,自动进行IV曲线的测量。使用者可以通过写进程序控制Daystar IV测试仪的测试过程。比如可以设定自动测试的间隔时间、在哪些温度范围内开始测试、在哪些辐照度下进行测试。可以实现对连接的各个日射强度计进行快速开关。Daystar的户外多通道IV测试仪不仅可以对多个组件或阵列测试IV曲线。还可以对组件或阵列进行户外发电情况监控(如电流、电压、功率、发电量),也能够对每个组件或阵列(客户可根据需要任意调配),Daystar的户外多通道IV测试仪具有MPPT功能,能自动追踪MPPT,也可以通过设定组件在某一特定电压值情况下工作。Daystar的户外多通道IV测试仪的负载可以消耗组件或阵列的能量,并对户外发电情况监控(如电流、电压、功率、发电量)。

因为户外天气状况的变化时不能控制的,所以为了精确的测量光伏方阵的I-V特性以及电气参数,必须采用合适的的测试速度(2秒左右),这样可以把太阳辐照度、外界温度以及风速变化的影响降低到最小。不仅能用于电站的测试,而且还可用于光伏组件、光伏电池和HCPV组件和HCPV电池的测试。

2、精密太阳辐照度计:该精密太阳辐照度计的精密辐射传感器必须是世界气象组织(WMO)一级辐射表,用于用于测量全球太阳总辐射,适应很宽的波长范围。它由一个组合热电堆电路组成,需要可以很好的抵抗机械震动和打击。对于0.285-2.8um的波长具有非常好的透光性,而且能量传输非常的均一。该仪器需为世界气象组织(WMO)的一级辐射表,设计,传感器的标定需可溯源WRR。

 3、风速风向测试仪:该二维无转动部件的风速仪主要用于NOCT(NMOT)测试或组件升温实验等,该设备要求便于安装和低耗能。具有连续或查询输出功能。传感器由U.V稳定热塑材料、不锈钢和阳极化铝材料构成,适用于不同的恶劣环境。使用时,传感器可方便地安装在一个标准的直径一英寸的管子上。当移动传感器后,方向环会留置原位,方便重装。

实验原理及实验方法介绍

利用多通道IV测试仪开展的研究案例分析 

太阳阴影对发电量影响的研究实验(不同的遮挡方式造成不同的电量损失)

多通道同时测得的不同组件的IV曲线,放到同一图里进行对比分析

 

户外IV测试系统所需环境传感器配置参考:

1、高精度辐照计一台

精密太阳辐照度计的精密辐射传感器是世界气象组织(WMO)一级辐射表,用于测量太阳和天空辐射,适应很宽的波长范围。它由一个组合热电堆电路组成,可以很好的抵抗机械震动和打击。传感器的接收器有一层Parson黑漆,底部为一个半球型玻璃顶罩。玻璃半球使用的是WG295玻璃,对于0.285-2.8um的波长具有非常好的透光性,而且能量传输均一。该设备是世界气象组织(WMO)的一级辐射表,设计用于测量全球太阳总辐射。传感器包括一个水平调节装置,一个水平泡和水平调节螺栓以及一个干燥器。传感器的外壳为铸造青铜体,外层为白色珐琅遮蔽盘,传感器的标定可溯源WRR,含温度补偿曲线。

特点:

量化太阳对地面的可变辐射、计算太阳辐射通量

技术参数:

灵敏度:9uv/Wm-2

响应时间:小于1s

方向性误差:小于±14 w/m2

阻抗:大约650欧姆

工作温度:-40℃至80

测定辐照范围:不少于02800W/m2

线性:+-0.5%@02800Wm-2

余弦响应:+-1% @0-70度天顶角;+-3% @70-80度天顶角

机械振动:最大20 g's无损坏

标定:半球积分; 尺寸:直径5.75英尺,高度3.75英尺; 重量:7

精度:标定的绝对精度为+-34%,标定的相对精度大约为+-2%

2、风速风向仪

该传感器测量水平方向的风速和风向。它坚固耐用、耐腐蚀、高精度、重量轻。腔体、鼻子、旋桨以及其他部件均为模压成型的U.V稳定塑料材料。旋桨和垂直转动部分均为不锈钢精密轴承。旋桨在风速作用下产生一个频率与风速成正比的正弦交流信号。传感器和指北环均由不锈钢卡子牢靠固定,电气接线在跳线盒内完成。

3、风速测量技术特性:

 范围              0-100/ (224 英里/小时)

 传感              直径18CM 4叶片风桨, 一转29.4厘米风程

 距离常数          63%覆盖情况下, 2.7(8.9英尺)

 阈值              1.0/ (2.2英里/小时)

 转换器            固定线圈, 2K欧姆直流电阻

精度              ±0.3 m/s (0.6 mph) or 1% of reading

风向测量技术特性:

 范围              机械360度, 电子355度(5度开角)

 精度               ±3 degrees

 传感              平衡尾舵,38厘米转弯半径

 阻尼系数          0.3

 延迟距离          50%覆盖下1.3米(4.3英尺)

 阈值              10度相应 1.1米、秒

 自然阻尼波长      7.4米(24.3 英尺)

 非阻尼波长        7.2 (23.6英尺)

 传感转换          精密导电塑料电位器,10K欧电阻(±20%0.25%线性,5千万次旋转,40度一瓦,125 0

4、户外温、湿度计监测仪

电力要求 Power Required: 12-28 VDC, 10 mA

相对湿度测试相关参数:

测试范围Measuring range: 0-100% RH

测试精度 Accuracy at 20-25°C: ±2%

测试稳定性 Stability: Better than ±1%RH per year

反应时间 Response Time: 10 seconds (Without Filter)

传感器类型 Sensor type: Rotronic Hygromer

温度测试相关参数:

测量范围 range: -50 to +50°C (suffix C) -50 to +150°F (suffix F)

测量精度 Accuracy at 20-25°C: ±0.3°C

反应时间 Response Time: 10 seconds (Without Filter)

传感器类型 Sensor type: 100 Ohm Platinum RTDW

5、每块被测组件都配置温度传感器:

户外测试系统的远程监控功能:

用户可通过网络浏览器进行通讯和测试控制,可通过当地的因特网进行远程操作和数据传输。数据文件可通过FTP软件实现,文件可自动对每个组件每天的实际发电数据(MPPT追踪)数据进行一个平均,再加上气候数据,IV曲线的数据以XML的格式进行存储和分析。

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户外实证照片

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