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功率电感:光伏电站晶硅组件如何检测与分析(下)

2016/2/1

  目前光电型辐照计一般使用硅光电二极管传感器,也有使用标准太阳电池(Reference cells)作为辐照度传感器件,它的原理是利用其短路电流与投射在电池片上的太阳辐照度的线性关系来测定太阳辐照度,分为电压输出型和电流输出型两种,对于电流输出型,一般可在电路设计上增加小的负载电阻,通过测量负载电阻之间的电压来间接得到短路电流。

  图4 热电表(热电堆型)

  图5 光电型辐照计(晶硅电池片式)

  当前我国的太阳辐射观测网所选用的总辐射表大部分都是热电型,热电型总辐射表的光谱范围较宽,一般大致为太阳全谱段的280nm至3000 nm(参考图6,来源于荷兰Kipp&Zonen公司),响应时间一般小于60s,价格较高。而光电型总辐射表的光谱范围大致为400nm至1100nm,响应时间一般小于 10μs,其光谱响应范围与太阳能电池板的工作光谱范围十分接近,且主要特点是其响应时间快、价格低廉。因此光电表的光谱选择性完全取决于其自身的光电感应器件硅光电二极管(含标准电池),具有一定的光谱选择特性,而热电表中的热电堆,属于中性宽带感应器件,并没有明显的光谱选择性。

  图6 光谱响应曲线

  (蓝色:太阳辐射光谱 绿色:晶硅电池片的光谱响应 红色:热电表的光谱响应)

  表1为两者的特点对比,其中温度特性是环境温度发生改变后,表的灵敏度所发生的变化。光电表一般都没有温度补偿电路,因此需要在实际使用中确定光电表观测数据的温度系数进行补偿。由于在测量过程中的温度变化引入的测量偏差较大,热电型则拥有质量更高的玻璃罩,对温度变化所做的温度修正精度也更高。

  一般来说,热电型总辐射表主要用来测量水平面太阳总辐射,也可用来测量入射到方阵斜面上的太阳总辐射,因此在评价电站的PR能效比和EPI一般采用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应和电池的光谱响应较为接近,所以光伏组件或方阵的实时输出功率测试可使用光电表。

  但是电池片型光电表也存在一些问题,如电池片的衰减特性、易受环境污染和温度影响、余弦误差和方向误差偏高、校准难度大、以及测量精度和电池片封装玻璃的透射率都有关系等,特别是光电表的温度修正、余弦误差和方位误差的测量和控制在校准的时候需要注意的。

  表1 两种辐射表的特点对比

  1.3 组件背板温度采集

  组件背板温度数据的采集操作有下面两种,图7为胶带粘接式测试,其探头分为金属或者环氧树脂探头,图8为吸盘式。一般情况下,若温度数据的采集精度不够,还需使用高精度IR热成像仪进行辅助测试以确定实际的组件背板温度,需要注意的一点是很多厂家将背板温度当成电池片的结温,这是不正确的,根据美国Sandia实验室的经验值,一般地面电站上的晶硅电池片结温在组件背板温度值的基础上再加上2℃-3℃。或者也可以根据国标《GBT晶体硅光伏方阵I—V特性的现场测量》推荐的开路电压法来推算结温,但是其过程较为繁琐,不适用于实际户外操作。

  图7 胶带粘贴式测试(环氧树脂探头)

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