太陽(yáng)能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試原理

光伏太陽(yáng)能發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)簡(jiǎn)介

光伏太陽(yáng)能發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)作為國(guó)內(nèi)首套現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試設(shè)備進(jìn)行便攜式改造，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的快速測(cè)試與數(shù)據(jù)評(píng)估。

太陽(yáng)能發(fā)電行業(yè)從最初原料到最終成品主要包括有六個(gè)環(huán)節(jié)，分別為：原料加工、硅料加工、硅片加工、電池片加工、太陽(yáng)能電池組件加工和最終建成太陽(yáng)能發(fā)電站。目前在原料加工至太陽(yáng)能電池組件加工這5個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)產(chǎn)品的控制都有一種相對(duì)成熟的方法，在每個(gè)階段都對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)測(cè)試，并對(duì)其進(jìn)行抽樣測(cè)試，以判斷其合格程度。由于這些步驟都是在工廠內(nèi)部進(jìn)行，因此測(cè)試也均在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，大多沒(méi)有考慮到產(chǎn)品最終使用的環(huán)境特點(diǎn)。

在太陽(yáng)能電池組件做成真正的太陽(yáng)能發(fā)電站之后，就沒(méi)有了相應(yīng)的測(cè)試手段對(duì)電池的電壓、電流等特性的測(cè)試，完全按照太陽(yáng)能電池組件的特性對(duì)發(fā)電站的發(fā)電能力進(jìn)行評(píng)估，這就忽略了環(huán)境對(duì)發(fā)電的影響。

太陽(yáng)能電池組件在實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試中的測(cè)試環(huán)境都是在最佳的光照和溫濕控制條件下完成的，而現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法做到實(shí)驗(yàn)室的條件的，因此要保證對(duì)發(fā)電站的準(zhǔn)確評(píng)估，必須要在發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電池特性進(jìn)行重新測(cè)試，包括光照強(qiáng)度、光照角度、溫度變化、濕度變化等因素都要考慮在內(nèi)。

此外，在太陽(yáng)能發(fā)電站運(yùn)行一段時(shí)間之后，太陽(yáng)能電池的發(fā)電特性會(huì)受到一定的影響，這主要是由于環(huán)境對(duì)太陽(yáng)能電池會(huì)造成一定的損傷，這就導(dǎo)致其發(fā)電效率會(huì)與出廠之時(shí)有一定差異。因此，對(duì)發(fā)電站的運(yùn)營(yíng)管理其中的重要一環(huán)就是對(duì)運(yùn)行中的電池板特性進(jìn)行測(cè)試。而目前由于國(guó)內(nèi)的發(fā)電站建成時(shí)間都相對(duì)較短，較大的發(fā)電站配有非常復(fù)雜的電池板特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鞑糠诌M(jìn)行數(shù)據(jù)管理；但是對(duì)一些規(guī)模相對(duì)較小的發(fā)電站，一般不會(huì)配有規(guī)范的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這就極易導(dǎo)致發(fā)電站出了問(wèn)題也無(wú)從查起，沒(méi)有行之有效的手段對(duì)發(fā)電站各部分進(jìn)行快速測(cè)試和評(píng)估的方法。

綜上所述，目前國(guó)內(nèi)的行業(yè)發(fā)展沒(méi)有非常行之有效的方法對(duì)既有太陽(yáng)能發(fā)電站和新建太陽(yáng)能發(fā)電站進(jìn)行評(píng)估和測(cè)試，這就極易導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。光伏太陽(yáng)能發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估系統(tǒng)能夠?qū)π陆ㄌ?yáng)能發(fā)電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，對(duì)其發(fā)電能力進(jìn)行客觀的計(jì)算；對(duì)既有發(fā)電站進(jìn)行快速檢測(cè)，快速得到系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的各種問(wèn)題，方便科學(xué)管理。

（2）應(yīng)用范圍

環(huán)境數(shù)據(jù)是決定太陽(yáng)能發(fā)電的重要指標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電質(zhì)量起著決定性作用，同時(shí)也是對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電站的設(shè)計(jì)提供有 效的數(shù)據(jù)保證。本系統(tǒng)即可以獨(dú)立使用，也可與發(fā)電站配合工作，系統(tǒng)主要測(cè)試功能如下 ：環(huán)境溫濕度，風(fēng)速風(fēng)向,降水, 感知雨雪，太陽(yáng)總輻射、太陽(yáng)直接輻射,日照時(shí)間,散射 輻射,表面反射率,太陽(yáng)透光率,電池溫度，充電電流、充電電壓、逆變輸出電流、逆變輸 出電壓、工作電流、工作電壓，配合電子負(fù)載該系統(tǒng)可對(duì)10W---500KW太陽(yáng)能電池組件及方陣直接測(cè)量，利用自然光做光源能快速測(cè)出方陣I-V特性，P-V特性等指標(biāo)。

（3）技術(shù)參數(shù)

（3-1）環(huán)境溫度：（瑞士進(jìn)口）

? 通 道 數(shù)：1路

? 測(cè)量范圍:-50～80℃

? 測(cè)量精度:±0.2℃

? 分 辨 率:0.1℃

（3-2）環(huán)境濕度: （瑞士進(jìn)口）

? 通 道 數(shù):1路

? 測(cè) 量范圍:0～100%

? 測(cè)量精度:±2%RH、

? 分 辨 率:0.1%RH

（3-3）露點(diǎn) （環(huán)境溫濕度算出露點(diǎn)值）：

? 通 道 數(shù)：1路

? 測(cè)量范圍:-40～50℃

? 測(cè)量精度:±0.2℃

? 分 辨 率:0.1℃

（3-4）降水量:

? 通 道 數(shù)：1 路

? 測(cè)量范圍：0～999.9mm

? 測(cè)量精度：±0.3mm

? 分 辨 率： 0.1mm

（3-5）風(fēng)速：

? 通道數(shù):1路；

? 范 圍:0～60米/秒；

? 精 度:±0.3米/秒；

? 顯示分辨率:0.1米/秒；

（3-6）風(fēng) 向:

? 通道數(shù):1路；

? 范 圍:0～360度；

? 精 度:±3度；

? 顯示分辨率:1度；

（3-7）總輻射

? 2路(水平面和電池 板平面)

? 范 圍:0～2000W；

? 精 度:小于5%；

? 顯示分辨率 :1W；

（3-8）自動(dòng)跟蹤直接輻射

? 測(cè)量范圍:0～2000W；

? 精 度 :小于5% ；

? 顯示分辨率:1W；

? 光譜范圍:280—3000nm；

? 跟蹤精度：24小時(shí)小于±1°

? 穩(wěn)定性：±1%

? 溫度特性： ±1%(-20℃～ 40℃)

? 重量：5kg

? 電源電壓：DC 12V±l5% AC 220V±l0%

? 測(cè)試精度：±2%

? 信號(hào)輸出：0～20mV

（3-9）日照時(shí)間:

? 測(cè)量范圍：0～24小時(shí)

? 精度：小于±0.1小時(shí)

? 分辨率：0.1小時(shí)

（3-10）太陽(yáng)散射輻射

? 范 圍:0～2000W；

? 精 度:小于5% ；

? 顯示分辨率:1W；

? 光譜范圍:280—3000nm；

（3-11）溫度:(蓄電池溫度2路，太陽(yáng)能電池板溫度2路)

? 通道數(shù):4路

? 范 圍:-50～100℃；

? 精 度:±0.2℃；

? 顯示分辨 率:0.1℃；

? 結(jié)構(gòu)：全密封結(jié)構(gòu)，防潮，防水，粘貼電池表面；

（3-12）感雨雪:采用電磁波技術(shù)時(shí)刻監(jiān)測(cè)雨雪產(chǎn)生，并及時(shí)報(bào)警，提醒維護(hù)。

? 測(cè)量范圍： 雨雪有無(wú)輸出信號(hào)：

? 開(kāi)關(guān)量輸入電壓：DC12/24V

? 電位引線：4線安放時(shí)請(qǐng)將其傾斜一定角度，且電源輸出端要在高處。

? 此傳感器分傳感器 探頭和加熱電路兩部分，當(dāng)探頭探知有雨雪后再把加熱電路加電。

（3-13）電池表面太陽(yáng)反射率:檢測(cè)組件表面是否結(jié)冰,積累灰塵，積雪情況， 一但組件此項(xiàng)指標(biāo)改變，會(huì)影響發(fā)電效率，并根據(jù)太陽(yáng)反射率值分析故障原因。物體對(duì)入射輻射的反射部分稱為反射輻射，反射輻射與入射總輻射之比用反射率表示。自然物體的反射率可分為長(zhǎng)波反射率和短波反射率。由于長(zhǎng)波反射率的絕對(duì)值很小，且目前尚無(wú)法將 一物體對(duì)長(zhǎng)波輻射的反射同其自身的熱輻射區(qū)別開(kāi)來(lái)，故通常所說(shuō)的反射率系指短波反射 率而言。測(cè)量短波反射率的儀器稱為反射率表。反射率表可以用在農(nóng)田，建筑物、船舶、 氣球、飛機(jī)探測(cè)和森林里及樹(shù)冠上進(jìn)行反射率的測(cè)量。

? 光譜范圍：280～3000nm

? 信號(hào)輸 出：0～20mV

? 余弦響應(yīng)：≤±5%(太陽(yáng)高度角10°時(shí))

? 穩(wěn)定性 ：±2%范 圍:0～100%；

? 精 度:小于2% ；

? 顯示分辨 率:0.1%；

（3-14）太陽(yáng)透光率：由于電池組件長(zhǎng)期工作在室外，上表面容易積塵，會(huì)降低電池板的發(fā)電效率，對(duì)該項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)可以提示人員及時(shí)維護(hù)，有助 于分析發(fā)電效率。

? 光譜范圍：280～3000nm

? 信號(hào)輸出：0～20mV

? 余弦響應(yīng)： ≤±5%(太陽(yáng)高度角10°時(shí))

? 穩(wěn)定性：±2%

? 范 圍:0～ 100%；

? 精 度:小于2% ；

? 顯示分辨率:0.1%；

? 外形尺 寸:400*400*150

（3-15）標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池傳感器（2路）：根據(jù)太陽(yáng)電池I/V曲線特性與太陽(yáng)光的吸收率，獲得相對(duì)太陽(yáng)輻射量，其值與總輻射表值有區(qū)別，由于光譜性能與電池板相符，因此可測(cè)量電池板的轉(zhuǎn)換效率。出廠前測(cè)量溫度與I/V曲線關(guān)系圖, 用于校正現(xiàn)場(chǎng)組件的溫度特性與光效率值。

? A尺寸： 200*200（MM）

? B.多晶硅或單晶硅等與組件相同的材料

? C.功率：0.5W

（3-16）HIK-SPSTA型太陽(yáng)能電池I-V曲線測(cè)試儀：該I-V曲線測(cè)試儀，用于測(cè)量各種太陽(yáng)能電池及組件。由于儀器利用光輻射強(qiáng)度，環(huán)境溫濕度，組件溫度，電流，電壓并結(jié)合電子負(fù)載原理，自動(dòng)計(jì)算出被測(cè)組件的I-V曲線值，實(shí)現(xiàn)寬測(cè)量范圍和高精度檢測(cè)，可用于室內(nèi)太陽(yáng)能模擬器測(cè)試，及室外自然光的評(píng)測(cè)。

? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量:6000條 ，存儲(chǔ)內(nèi)容為設(shè)定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值。

? 供電：交流220V，直流12V；

? 通訊接口:標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，與管理微機(jī)有線連接，實(shí)時(shí)傳送采集數(shù)據(jù)。

? 數(shù)據(jù)采集器：采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(存儲(chǔ)時(shí) 間可以設(shè)定)，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，便攜式防震結(jié)構(gòu)，大屏幕漢字液晶顯示屏(一屏顯示多 路監(jiān)測(cè)要素,替代微機(jī))，輕觸薄膜按鍵，適合在惡劣工業(yè)環(huán)境使用，既可與微機(jī)同時(shí)監(jiān)測(cè) ,又可以斷開(kāi)微機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。

? 顯示方式:大屏幕液晶漢字及圖形顯示,一屏顯示多路 數(shù)據(jù), 液晶尺寸:115*65(mm)；

? 記錄儀具有先進(jìn)的輕觸薄膜按鍵,操作簡(jiǎn)單,實(shí)現(xiàn)對(duì) 各路數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測(cè)；

? 儀器尺寸：340*150*300（mm）；

? 重量：6.5Kg，金屬外殼 ；

? 能快速測(cè)出方陣I-V曲線，P-V曲線，短路電流，開(kāi)路電壓，峰值功率，峰值功 率點(diǎn)電壓，電流，定電壓點(diǎn)電流，填充因子，轉(zhuǎn)換效率等特性指標(biāo)。

? 電壓接口： （蓄電池電壓，逆變器輸出電壓，太陽(yáng)能電池回路電壓）

? 通道數(shù):標(biāo)準(zhǔn)4路（ 通道可選1—16路）

? 電壓范圍:0～250V（根據(jù)要求可選，交直流均可） ；

? 精 度:小于0.5%；

? 顯示分辨率:0.1V；

? 電流接口：（ 總充電電流，逆變輸出電流，太陽(yáng)能電池回路電流）

? 通道數(shù):標(biāo)準(zhǔn)4路（通道 可選1—16路）

? 電流范圍:0～30A；（根據(jù)要求可選，交直流均可）

? 精 度:小于0.5%；

? 顯示分辨率:0.1A；

（3-17）HIK-SPST型太陽(yáng)能電站測(cè)試儀：該采集器采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù) (存儲(chǔ)時(shí) 間可以設(shè)定)，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，便攜式防震結(jié)構(gòu)，大屏幕漢字液晶顯示屏(一屏顯示多 路監(jiān)測(cè)要素,替代微機(jī))，輕觸薄膜按鍵。適合在惡劣工業(yè)環(huán)境使用。既可與微機(jī)同時(shí)監(jiān)測(cè) ,又可以斷開(kāi)微機(jī)獨(dú)立監(jiān)測(cè)。

? 18.1顯示方式:大屏幕液晶漢字及圖形顯示,一屏顯示 多路數(shù)據(jù), 液晶尺寸:115*65(mm)

? 18.2檢測(cè)儀具有先進(jìn)的輕觸薄膜按鍵,操作簡(jiǎn)單, 實(shí)現(xiàn)對(duì)各路數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)觀測(cè)。

? 18.3儀器尺寸：340*150*300（mm）重量：6.5Kg,金 屬外殼。

? 18.4顯示及存儲(chǔ)內(nèi)容：環(huán)境溫濕度，風(fēng)速風(fēng)向,降水,輻射,日照時(shí)間,表 面反射率,太陽(yáng)透光率,電池溫度，電流，電壓等信息。

? 18.5存儲(chǔ)容量:6000條，存 儲(chǔ)內(nèi)容為設(shè)定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值。

? 18.6供 電:交流220V或 直流12V

（3-18）通訊接口:系統(tǒng)可配有線（ 標(biāo)準(zhǔn)RS232/RS485/RJ45） 無(wú)線GPRS網(wǎng)兩路通訊接口；配有線標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，與管理微機(jī) 連接（增加驅(qū)動(dòng)器通訊距離達(dá)200米），實(shí)時(shí)傳送采集數(shù)據(jù).配無(wú)線通訊控制器可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè) 中心對(duì)各路站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)采用GPRS網(wǎng)通訊技術(shù)，不受距離限制，數(shù)據(jù)傳輸可靠, 異地遙測(cè)，保證發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（3-19）移動(dòng)存儲(chǔ)裝置：（存儲(chǔ)控制器 兩塊 U盤(1G/2塊)）FS-1型移動(dòng)存儲(chǔ)裝置是為滿足我公司儀器大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要而設(shè)計(jì) 的大容量外擴(kuò)存儲(chǔ)器。其結(jié)合了移動(dòng)存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)通訊技術(shù)，將移動(dòng)存儲(chǔ)器（U盤）與監(jiān) 測(cè)儀器的數(shù)據(jù)通訊口連接就可完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)存儲(chǔ)，然后可替換移動(dòng)存儲(chǔ)器（U 盤）將已得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入微機(jī)。具有無(wú)限量存儲(chǔ)容量，操作方便，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)可靠，斷 電后數(shù)據(jù)永不丟失等特點(diǎn)。

（3-20）數(shù)據(jù)管理軟件:HIK-SPST型光伏太陽(yáng)能發(fā)電站現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估系統(tǒng)管理軟件可在WINDOWS2000以上環(huán)境即可運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示各路數(shù)據(jù)，繪制各 點(diǎn)參數(shù)曲線圖,數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)（存儲(chǔ)時(shí)間可以設(shè)定），存儲(chǔ)方式EXCEL標(biāo)準(zhǔn)格式，可供其它軟件調(diào)用。

（4）系統(tǒng)組成

有些人會(huì)把太陽(yáng)能認(rèn)證誤以為是TUV認(rèn)證，或只是認(rèn)為只有TUV可以做太陽(yáng)能的相關(guān)認(rèn)證和測(cè)試。其實(shí)不然。只要實(shí)驗(yàn)室通過(guò)國(guó)際電工委員會(huì)IECEE的審核，并正式成為CBTL，就可以為光伏組件產(chǎn)品依據(jù)IEC 61215，IEC 61646 和IEC 61730標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)，進(jìn)而進(jìn)入歐盟市場(chǎng)。如必維國(guó)際檢驗(yàn)集團(tuán)（Bureau Veritas.簡(jiǎn)稱BV）就可以做太陽(yáng)能的相關(guān)認(rèn)證和測(cè)試。對(duì)于出口美國(guó)的太陽(yáng)能組件及相關(guān)產(chǎn)品，則可依據(jù)UL標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)認(rèn)證。

關(guān)于太陽(yáng)能板的測(cè)試

關(guān)于光伏系統(tǒng)接線盒的測(cè)試

關(guān)于光伏系統(tǒng)逆變器的測(cè)試

關(guān)于光伏系統(tǒng)太陽(yáng)能電池的測(cè)試