《2022双面发电光伏组件电参数测试方法_第2部分：公式法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022双面发电光伏组件电参数测试方法_第2部分：公式法.docx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、双面发电光伏组件电参数测试方法 第 2 部分：公式法CPIA 002019双面发电光伏组件电参数测试方法 第 2 部分：公式法1 范围本标准规定了模拟太阳光下，双面发电光伏组件电参数测试方法 第1部分：公式法的术语和定义、方法原理、测试条件、试验样品、测试步骤、数据处理和报告等。本标准适用于双面发电光伏组件电参数的室内测试。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版 本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。IEC 60891 光伏器件 - 测试IV特性的温度和辐照度修正方法（Photovoltaic
2、 devices - Procedures for temperature and irradiance corrections to measured I-V characteristics）IEC 60904-1 光伏器件 第 1 部分： 光伏电流- 电压特性的测量（ Photovoltaic devicespart1：Measurement of photovoltaic current-voltage characteristics）IEC 60904-2 光伏器件 第2部分 标准光伏器件要求（ Photovoltaic devices Part 2: Requirements for
3、 photovoltaic reference devices）IEC 60904-4 光伏器件 第4部分 光伏校准溯源链的建立（Photovoltaic devices - Part 4: Photovoltaic reference devices - Procedures for establishing calibration traceability）IEC 60904-9 光伏器件 第9部分：太阳模拟器性能要求（Photovoltaic devices - Part 9: Solar simulator performance requirements）IEC 61215-1 地面
4、用光伏( PV )组件 设计鉴定和定型 第1部分:试验要求（Terrestrial photovoltaic（PV）modules Design qualification and type approval - Part 1：Test requirement）IEC/TS 61836 太阳光伏能源系统 术语、定义和符号（ Solar photovoltaic energy systems-Terms, definitions and symbols）3 术语和定义IEC/TS 61836界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1双面发电光伏组件 bifacial PV module正面和背
5、面都能将光能转换为电能的光伏组件。3.2正面 front side同等测试条件下，光伏组件中功率相对较高的一面。3.31背面 rear side同等测试条件下，光伏组件中功率相对较低的一面。3.4双面标准测试条件 Bifacial Standard Test Condition (BSTC)大气质量为AM1.5；测试环境温度为25，正面辐照度为1000W/m2, 背面辐照度为100W/m2。4 方法原理在标准测试条件下，用非反射背景材料先后遮挡双面发电光伏组件正面和背面，测试 双面发电光伏组件背面和正面短路电流值，将所测背面和正面短路电流比值与反射系数进 行乘积得到双面发电光伏组件电流增益率，
6、使用双面发电光伏组件电流增益率等参数并结 合半导体物理学原理对双面发电光伏组件的正面电参数进行修正，最终得到双面发电光伏 组件的双面电参数。双面发电光伏组件测试等效电路图如图1所示。说明：图1 双面发电光伏组件测试等效电路图Iph 双面发电光伏组件正面光生电流； Iph双面发电光伏组件背面光生电流； J0 双面发电光伏组件暗饱和电流； Rsh双面发电光伏组件并联电阻；Rs 双面发电光伏组件串联电阻。双面发电光伏组件电流增益率按公式（1）进行计算：IscR = a Iscrear (1)front式中：R双面发电光伏组件电流增益率；反射系数，与组件运行条件有关，包括地理位置、光照条件、地面/水面
7、条件、组件安装方式和角度、时间/季节等。本标准根据适合于双面发电光伏组件应用的双面标准测试条件，实验室模拟测试及实证数据，统一取值0.1；Iscrear双面发电光伏组件背面短路电流，单位为安培（A）；Iscfront双面发电光伏组件正面短路电流，单位为安培（A）。5 测试条件5.1 测试设备要求5.1.1 太阳模拟器用于测量组件的太阳模拟器，要求最高辐照度不小于1000W/m2，同时满足IEC 60904-9中规定的AAA级要求，有效光照面积大于组件面积。5.1.2 标准器件满足IEC 60904-2和IEC 60904-4规定的标准组件的要求。5.1.3 非反射背景材料在组件光谱响应波长范围
8、内反射率7%，非反射背景材料的两面要一致。5.1.4 测试平台包括测试支架或轨道，使测试样品与双面发电标准光伏组件在与中心入射光线方向垂 直的相同平面。5.1.5 温度测试仪用于测试组件温度，要求精度1，重复性0.5。5.2 测试环境条件温度为（252）；相对湿度为不大于75。6 试验样品双面发电光伏组件试验样品无IEC 61215-1中规定的外观缺陷。7 测试步骤7.1 将双面发电光伏组件正面朝向光源放置在太阳模拟器测试支架或轨道上（见图 2）与标准器件校准测试放置位置保持一致，确保组件背面及支架与双面发电光伏组件接触边缘 部分用非反射背景材料完全覆盖。3图2 双面发电组件测试示意图7.2
9、按照 IEC 60904-1 进行 I-V 测试，记录测量值。如在非标准条件下测试数值，则根据IEC 60891 的相关规定，将实测电流-电压特性修正到 STC 条件。7.3 记录双面发电光伏组件正面开路电压Voc front 、双面发电光伏组件正面短路电流Isc front 、双面发电光伏组件正面填充因子 FFfront 、双面发电光伏组件正面最大功率点电流Imfront 、双面发电光伏组件正面最大功率点电压Vmfront 、双面发电光伏组件正面最大功率Pmaxfront。7.4 如图 2 所示，将选定的双面发电光伏组件背面朝向光源放置在太阳模拟器测试支架或轨道上，与正面测试放置位置保持一致
10、，确保组件正面及支架与双面发电光伏组件接触边 缘部分用非反射背景材料完全覆盖。7.5 重复步骤 7.2 的测试，记录双面发电光伏组件背面短路电流Iscrear。8 数据处理8.1 双面发电光伏组件开路电压Voc BiFi 按照公式（2）进行计算：Voc BiFi= Voc front+ b. (2)式中：Voc front 双面发电光伏组件正面开路电压，单位为伏特（ V）；b电压修正值。电压修正值按照公式（3）进行计算：()b = NkT ln 1 + a(3)Aq式中：N 双面发电光伏组件等效串联电池片数； k玻尔兹曼常数，单位为焦耳每开（J/K）； T温度，单位为开尔文（K）；A光伏组件理
11、想因子，推荐取值1.2；q电子电荷，单位为库仑（C）。8.2 双面发电光伏组件短路电流 Isc BiFi 按照公式（4）进行计算：IscBiFi= Isc front(1 +R)(4)式中：Isc front 双面发电光伏组件正面短路电流，单位为安培（A）。8.3 双面发电光伏组件最大功率点电压VmBiFi 按照公式（5）进行计算：VmBiFi= Vmfront+ -RNrs Imfront(5)式中：Vm front 双面发电光伏组件正面最大功率点电压，单位为伏特（ V）；Nrs Im frontSTC条件下双面发电光伏组件等效串联电阻，单位为欧姆（）；双面发电光伏组件正面最大功率点电流，单
12、位为安培（A）。8.4 双面发电光伏组件最大功率点电流 ImBiFi 按照公式（6）进行计算：ImBiFi= Im front(1 +R)(6)8.5 双面发电光伏组件填充因子 FFBiFi 按照公式（7）进行计算：FF=Vm front+ -RNrs Imfront Imfront (1 +R). (7)BiFiVocfront+ Iscfront(1 + R)8.6 双面发电光伏组件最大功率 PmaxBiFi 按照公式（8）进行计算：Pmax= Voc Isc FF(8)BiFiBiFiBiFiBiFi58.7 以上电参数的推导过程见附录 A。9 报告报告应至少包含以下内容：a) 样品规格
13、型号、编号；b) 测试仪器名称和型号；c) 测试所用辐照度；d) 双面发电光伏组件正面测试项目及测试结果，测试结果至少包含双面发电光伏组件正面最大功率（ Pmax front ）、正面短路电流（Iscfront ）、正面开路电压（Vocfront）、正面最大功率点电流（Imfront）、正面最大功率点电压（Vmfront）、正面填充因子（FFfront）；e) 双面发电光伏组件测试项目及测试结果，测试结果至少包含双面发电光伏组件最大功率（ PmaxBiFi ）、双面发电光伏组件电流增益率（R）、双面发电光伏组件短路电流（ IscBiFi ）、双面发电光伏组件开路电压（Voc BiFi ）、双面
14、发电光伏组件最大功率点电流（ ImBiFi ）、双面发电光伏组件最大功率点电压（VmBiFi ）、双面发电光伏组件填充因子（ FFBiFi ）；f) 本标准编号；g) 测量单位名称、地址和测量者；h) 测试日期。附录 A（资料性附录） 电参数的推导A.1 双面发电光伏组件开路电压Voc BiFi 公式推导过程如下：由半导体物理学原理，光伏组件开路电压计算公式如下所示，V半导 = Nth ln 6p 6p t ND其中，Atni2V半导光伏组件开路电压，单位为伏特（V）；N双面发电光伏组件等效串联电池片数；t 玻尔兹曼常数，单位为焦耳每开（J/K）；h温度，单位为开尔文（K）；A 光伏组件理想因
15、子；t q=1.610-19C. 电子电荷，单位为库仑（C）；6p 光伏组件非平衡空穴浓度；ND 施主浓度；ni 本征载流子浓度。则双面发电光伏组件正面、背面的开路电压理论计算公式分别为，V半导= Nth ln 6pft半nt 6pft半nt t NDft半ntAtni2V半导= Nth ln 6pttht 6pttht t ND其中，tthtAtni2V半导ft半nt 双面发电光伏组件正面开路电压，单位为伏特（V）； V半导ttht 双面发电光伏组件背面开路电压，单位为伏特（V） 6pft半nt 双面发电光伏组件正面非平衡空穴浓度6pttht 双面发电光伏组件背面非平衡空穴浓度。则有，V半导
16、 V半导= Nth ln 6pft半nt 6pft半nt t NDft半nttthtAt6pttht 6pttht t ND其中，双面发电光伏组件正面、背面的非平衡空穴浓度相同，即6pft半nt = 6pttht由此可得，V半导ft半nt V半导ttht = t即，V半导ft半nt = V半导ttht另，由半导体物理学原理可知，其中，I理导ItAtV半导= t Nth I理导 光伏组件短路电流，单位为安培（A）；It 双面发电光伏组件反向饱和电流，单位为安培（A）。7则双面发电光伏组件正面、背面的短路电流理论计算公式分别为，I理导ft半nt Itft半ntI理导tthtAtV半导ft半nt=
17、tNth AtV半导ttht其中，Itttht = tNth I理导front Itft半ntItft半nt 双面发电光伏组件正面反向饱和电流，单位为安培（A）； Itttht 双面发电光伏组件背面反向饱和电流，单位为安培（A）。综上可得，V半导ft半nt= Nth lnt At将双面发电光伏组件的开路电压对辐照强度进行求导可以得到开路电压和辐照强度的 关系，即&V半导Bihi = Ntlnt I理导front hItft半nt= Nth ( )&V半导Bihi即，At= V半导ft半 nt&Atttht t ShhShht Nth ln AttthtV半导= V半导t Nth ln t =
18、V半导t 其中，Bihift半ntAtft半ntV半导Bihi双面发电光伏组件开路电压，单位为伏特（V）；ttht双面发电光伏组件背面辐照强度，单位为瓦每平方米（W/m2）；Shh双面发电光伏组件标准测试条件辐照强度，单位为瓦每平方米（W/m2）；反射系数，取 = ttht。与组件运行条件有关，包括地理位置、光照条件、Shh地面/水面条件、组件安装方式和角度、时间/季节等；修正因子，取 = Nth ln t 。AtA.2 双面发电光伏组件短路电流 Isc BiFi 公式推导过程如下：I理导= I理导t t6h ft半nt = I理导 thttht Rttht tthtft半ntShhft半nt
19、Shhft半nthft半nt Rft半nt ShhI理导= I理导t t6h ttht = I理导 t hft半nt Rft半nt ft半nttthtShhtthtShhttht6h = thttht Rttht ShhI理导Bihi = t h kW djy（kW）sGI理导ft半nt = t hft半nt Rft半nt djy kWsGI理导ttht = t httht Rttht djy（kW）sGhttht Rtththft半nt Rft半ntBihi = I理导ttht =I理导ft半nt=I理导= I理导t ttht Bihi I理导Bihi即：ft半ntShhft半nt其中：I理
20、导Bihi = I理导ft半nt t Bihi = I理导ft半nt（ t R）I理导Bihi双面发电光伏组件短路电流，单位为安培（A）；I理导ft半nt双面发电光伏组件正面短路电流，单位为安培（A）；I理导ttht双面发电光伏组件背面短路电流，单位为安培（A）；I理导Shhft半nt STC 测试条件下双面发电光伏组件正面短路电流，单位为安培（A）；I理导Shhttht STC 测试条件下双面发电光伏组件背面短路电流，单位为安培（A）；ft半nt双面发电光伏组件正面辐照强度，单位为瓦每平方米（W/m2）；hft半nt 双面发电光伏组件正面吸收因子； httht双面发电光伏组件背面吸收因子；
21、Rft半nt 双面发电光伏组件正面反射系数； Rttht双面发电光伏组件背面反射系数；k约化普朗克常数，单位为焦耳秒（Js）；kW光子能量，约化普朗克常数乘以圆频率，单位为焦耳秒（Js）；jy单位波长光谱能量密度；Bihi双面发电光伏组件双面性系数；R双面发电光伏组件双面发电增益率，取 R=BiFi。A.3 双面发电光伏组件最大功率点电压VmBiFi 公式推导过程如下： 由半导体物理学原理可知，dP/dV=0其中：P = V I = V Ipt Itttp At(V INtS) NthP 双面发电光伏组件功率，单位为瓦特（W）； V 双面发电光伏组件电压，单位为伏特（V）； I 双面发电光伏组
22、件电流，单位为安培（A）；Ipt 双面发电光伏组件光生电流，单位为安培（A）；Nrs STC 条件下双面发电光伏组件等效串联电阻，单位为欧姆（）。Nth =2V V半导其中，AtI理导I理导 It ln ( I)I理导V双面发电光伏组件最大功率点电压，单位为伏特（V）；9I双面发电光伏组件最大功率点电流，单位为安培（A）。综上可得，Nth ln I Vt V半导SNt = AtI理导IIISh即，V= VOht Nth ln At I将双面发电光伏组件的最大功率点电压对辐照强度进行求导可以得到最大功率点电压 和辐照强度的关系，即&V= Nth Nt &I ttht&AttthttthtShh
23、t ShhS&ShhV= Vt Nth ln t ttht I理导ttht Nt理IBihi即，ft半ntAtShhI理导ft半ntft半nt其中：VBihi = Vft半nt t RNt理Ift半ntIft半nt双面发电光伏组件正面最大功率点电流功率，单位为安培（A）。It IAtVpttNkT t AtVNkTA.4 双面发电光伏组件最大功率点电流 ImBiFi 公式推导过程如下： 由半导体物理学原理可知，I=将双面发电光伏组件的最大功率点电流对辐照强度进行求导可以得到最大功率点电流 和辐照强度的关系，即&I&(I理导 AtV)t( t AtV)= NthNkT&其中，AtV tAtVt(
24、 t AtV) NkT则，NthNkT&I = &I 理 导 = t综上可得，&ShhI= It ttht Bihi IBihi即，ft半ntShhft半ntIBihi = Ift半nt（ t R）A.5 双面发电光伏组件填充因子 FFBiFi 公式推导过程如下：Vft半nt t RNt理Ift半nt Ift半nt t R V半导ft半nt t I理导ft半nt t R其中：hhBihi =hhBihi= VBihiIBihi V半导BihiI理导BihihhBihi双面发电光伏组件填充因子。1.1.1.1.1A.6 双面发电光伏组件最大功率 PmaxBiFi 公式推导过程如下：PhtBihi = V半导Bihi I理导Bihi FFBiFi11