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IEC 61853光伏組件性能測(cè)試系統(tǒng)（多通道IV測(cè)試系統(tǒng)）

技術(shù)總結(jié)： 

2011 年，電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布了IEC 61853-1《光伏組件性能測(cè)試和能效評(píng)定第 1部分：輻照度和溫度性能測(cè)量和功率評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在一定的輻照度和溫度的范圍內(nèi)，以功率評(píng)定來(lái)衡量光伏組件性能的要求，以便在不同的輻照度和溫度條件下，提供光伏組件的全套性能參數(shù)。

為了更加科學(xué)和全面地測(cè)量評(píng)價(jià)光伏組件性能，電工委員會(huì)制定了IEC 61853《光伏組件性能測(cè)試和能效評(píng)定》系列標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61853 系列標(biāo)準(zhǔn)包括4 個(gè)部分：第1 部分《輻照度和溫度性能測(cè)量和功率評(píng)定》，第2 部分《光譜響應(yīng)、入射角和組件運(yùn)行溫度測(cè)量》，第3 部分《能效評(píng)定計(jì)算》，第4 部分《用于計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)能效評(píng)定的時(shí)間周期和天氣條件》。

2 IEC 61853-1概述

通過(guò)測(cè)量不同輻照度和溫度下，光伏組件性能參數(shù)（短路電流、開(kāi)路電壓、工作電壓和功率）的值，可對(duì)光伏組件性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。雖然開(kāi)路電壓和工作電壓不用于光伏組件能效評(píng)定，但是對(duì)于光伏組件定型和系統(tǒng)設(shè)計(jì)是非常有用的參數(shù)。

IEC 61853-1 規(guī)定了在一定的輻照度（100W·m-2-1100 W·m-2）和溫度（15℃-75℃）范圍內(nèi)，以功率評(píng)定來(lái)衡量光伏組件性能的要求。IEC61853-1 目的在于規(guī)定測(cè)試和評(píng)定系統(tǒng)，以確保光伏組件在一系列特定條件下以max功率運(yùn)行；并通過(guò)在不同輻照度和溫度條件下，提供光伏組件的全套的性能參數(shù)，以便依據(jù)IEC61853-3（尚未發(fā)布）進(jìn)行光伏組件能效評(píng)定。

3 評(píng)定條件和性能參數(shù)

通過(guò)不同輻照度和溫度條件的組合， IEC61853-1 設(shè)定了功率評(píng)定的5 個(gè)典型條件，包括：標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（Standard Test Condition，STC）、電池標(biāo)稱工作溫度（ Nominal Operating CellTemperature，NOCT）、低輻照度條件（Low IrradianceCondition，LIC）、高溫條件（High TemperatureCondition，HTC）和低溫條件（Low TemperatureCondition，LTC）。各典型條件的詳細(xì)規(guī)定見(jiàn)表1 所示，其中前3 個(gè)由IEC61215/IEC61646 確定。

光伏組件組需要在表2 規(guī)定的輻照度和組件溫度組合下測(cè)量短路電流（Isc）、輸出功率（Pmax）、開(kāi)路電壓（Voc）和工作電壓（Vmax）等參數(shù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理，確定光伏組件在表1 規(guī)定的5 種典型功率評(píng)定條件下的性能。

 表1 功率評(píng)定條件概要（AM1.5， IEC60904-3）

 表2 Isc，Voc，Pmax 和Vmax 與輻照度和溫度對(duì)應(yīng)表

4 測(cè)量方法及程序

為獲得填寫(xiě)表2 所需的數(shù)據(jù)，IEC61853-1 規(guī)定了4 種在相應(yīng)溫度和輻照度組合下測(cè)量光伏組件性能的方法，包括：1）簡(jiǎn)單法；2）自然光線下使用跟蹤器法；3）自然光線下不使用跟蹤器法；4）使用太陽(yáng)模擬器法。

4.1 簡(jiǎn)單法

本方法僅適用于測(cè)量符合IEC60904-10 規(guī)定的線性組件。由于線性組件，功率與輻照度、功率與溫度相互獨(dú)立，因此可按照以下步驟進(jìn)行測(cè)量：

a 固定溫度，在100 W·m-2到1100 W·m-2的范圍內(nèi)，改變輻照度測(cè)量Isc、Voc、Pmax、Vmax；

b 在兩個(gè)固定輻照度下（一個(gè)在800 W·m-2到1000 W·m-2之間，另一個(gè)在100 W·m-2到300 W·m-2之間），改變溫度測(cè)量Isc、Voc、Pmax、Vmax；

比較在兩組輻照度下測(cè)定的Pmax和Voc的溫度系數(shù)。若兩個(gè)Voc的溫度系數(shù)偏差在10％內(nèi)，兩個(gè)Pmax的溫度系數(shù)偏差在15％內(nèi)，則可根據(jù)b中測(cè)量的兩個(gè)溫度系數(shù)的平均值，計(jì)算出表2中其他條件下Isc、Voc、Pmax、Vmax數(shù)值。如果不是上述情況，則需要逐個(gè)測(cè)量，以獲得表2所要求的數(shù)據(jù)。因?yàn)槎搪冯娏鞯臏囟认禂?shù)數(shù)值較小，上述過(guò)程中未考慮其影響。

4.2 自然光線下使用跟蹤器法

在自然光線下的測(cè)量需要在輻照度范圍內(nèi)進(jìn)行。為了增加范圍和提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，至少要進(jìn)行3 天測(cè)量。

標(biāo)準(zhǔn)組件（符合IEC60904-2 規(guī)定）與被測(cè)組件共平面安裝在雙軸跟蹤器，確保與直射光柱的夾角在±2°。測(cè)試需要在同一天內(nèi)的數(shù)小時(shí)內(nèi)盡快完成，以光譜條件改變帶來(lái)的影響。否則，需要進(jìn)行光譜修正。

被測(cè)組件的溫度需要在圖1 所示的大致三個(gè)位置測(cè)量（確保每個(gè)位置均在一片電池后部），然后計(jì)算平均值。

 圖 1 在電池之后測(cè)量被測(cè)組件溫度的位置圖

記錄被測(cè)組件的溫度和I－V 曲線（至少測(cè)量Isc、Voc、Vmax和Pmax）、標(biāo)準(zhǔn)組件的溫度和短路電流，如果標(biāo)準(zhǔn)組件與被測(cè)組件光譜不匹配，應(yīng)使用光譜輻射計(jì)測(cè)量光譜輻照度。

如果測(cè)試變量是溫度，通過(guò)控制器調(diào)整溫度或在自然輻照水平下將組件交替暴曬和遮擋來(lái)調(diào)整組件溫度，使其達(dá)到和保持所需的數(shù)值。也可對(duì)被測(cè)組件進(jìn)行自然加熱。

如果測(cè)試變量是輻照度，可以通過(guò)使用網(wǎng)孔密度均勻的過(guò)濾器或控制入射角，以便在不影響空間均勻性的條件下，減少被測(cè)樣品上的輻照度至期望值。

4.3 自然光線下不使用跟蹤器測(cè)量該方法通過(guò)*監(jiān)控被測(cè)組件室外性能，然后提取必要的數(shù)據(jù)導(dǎo)入表2。該方法無(wú)需使用跟蹤器，但需要進(jìn)行角度響應(yīng)校正。

 5.1 相應(yīng)溫度下的Isc、Voc、Vmax和Pmax插值

為了確定溫度中間值所對(duì)應(yīng)的Isc、Voc、Vmax和Pmax，可根據(jù)測(cè)量值進(jìn)行線性插值回歸。

5.2 相應(yīng)輻照度下Isc插值

為了確定輻照度中間值所對(duì)應(yīng)的Isc，可根據(jù)測(cè)量值進(jìn)行線性插值回歸。對(duì)于非線性組件，插值過(guò)程中使用的輻照度范圍應(yīng)盡可能小以減少誤差。

5.3 相應(yīng)輻照度下Voc和Vmax插值

為了確定輻照度中間值所對(duì)應(yīng)的Voc或Vmax，數(shù)據(jù)應(yīng)按照下式進(jìn)行擬合，確定ν1和ν2，然后計(jì)算Voc或Vmax。

5.4 相應(yīng)輻照度下Pmax的插值

為了確定輻照度中間值對(duì)應(yīng)的Pmax，期望的輻照度范圍（±30 %以內(nèi)）附近的數(shù)據(jù)應(yīng)被擬合為多項(xiàng)式以計(jì)算數(shù)據(jù)點(diǎn)之間任何的非線性。對(duì)于線性組件，如果測(cè)量的輻照度之間的差別不超過(guò)30％，在輻照度的中間值，可使用線性插值獲得Pmax 。（ 見(jiàn)IEC60891：2009，修正程序3）

6 結(jié)語(yǔ)

IEC61853-1規(guī)定了更為細(xì)致和全面的光伏組件評(píng)價(jià)條件和內(nèi)容，通過(guò)IEC61853-1的檢測(cè)，將對(duì)光伏組件性能有更加深入的了解，也為光伏組件的實(shí)際應(yīng)用提供了更為詳細(xì)的參考數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)
1. IEC61853-1 Photovoltaic (PV) module performancetesting and energy rating- Part 1 Irradiance andtemperature performance measurements and powerrating