四大步驟答疑光伏組件那些事兒

毫無疑問，光伏組件是光伏電站最重要的設備之一，今天來說說常用的多晶硅光伏組件，包含：光伏組件的關鍵參數(shù)、熱斑效應和PID效應、運營后檢測。 　　一、光伏組件技術規(guī)格書中的關鍵參數(shù) 　　1、功率 　　我們常說，采用255Wp光伏組件。下表的“p”為peak的縮寫，代表其峰值功率為255W。所有的技術規(guī)格書中都會標注“標準測試條件”的。下圖為常州天合的光伏組件技術規(guī)格書一部分（250W，下同）。 　　只有在標準測試條件（輻照度為1000W/m2，電池溫度25℃）時，光伏組件的輸出功率才是“標稱功率”（250W），輻照度和溫度變化時，功率肯定會變化。另外，功率誤差為正負3%，說明組件的實際功率是242.5~257.5W都是增長的。不過，這個組件的功率偏差為正偏差3%。 　　在非標準條件下，光伏組件的輸出功率一般不是標稱功率，如下圖。 　　輻照度為800W/m2，電池溫度20℃時，250W的組件輸出功率只有183W，為標況下的73.2%。 　　2、效率 　　理論上，尺寸、標稱功率相同的組件，效率肯定是相同的。光伏組件是由電池片組成，一塊光伏組件通常由60片（6×10）或72片（6×10）電池片組成，面積分別為1.638 m2（0.992m×1.652m）和3.895 m2（0.992m×1.956m）。 　　輻照度為1000W/m2時，1.638 m2組件上接收的功率為1638W，當輸出為250W時，效率為15.3%，255W時為15.6%。 　　3、電壓與溫度系數(shù) 　　電壓分開路電壓和MPPT電壓，溫度系數(shù)分電壓溫度系數(shù)和功率溫度系數(shù)。在進行串并聯(lián)方案設計時，要用開路電壓、工作電壓、溫度系數(shù)、當?shù)貥O端溫度（最好是晝間）進行最大開路電壓和MPPT電壓范圍的計算，與逆變器進行匹配。 　　二、影響光伏組件的兩個效應 　　1、熱斑效應 　　一串聯(lián)支路中被遮蔽的太陽電池組件，將被當作負載消耗其他有光照的太陽電池組件所產生的能量，被遮蔽的太陽電池組件此時會發(fā)熱，這就是熱斑效應。 　　這種效應能嚴重的破壞太陽電池。有光照的太陽電池所產生的部分能量，都可能被遮蔽的電池所消耗。而造成熱斑效應的，可能僅僅是一塊鳥糞。 　　為了防止太陽電池由于熱斑效應而遭受破壞，最好在太陽電池組件的正負極間并聯(lián)一個旁路二極管，以避免光照組件所產生的能量被受遮蔽的組件所消耗。當熱斑效應嚴重時，旁路二極管可能會被擊穿，令組件燒毀，如下圖（圖片來自于TUV-Rheinland）。 　　2、PID效應 　?。▍⒖己螌毴A等《晶體硅光伏組件抗PID技術研究》中內容） 　　電位誘發(fā)衰減效應（PID，PotentialInduced Degradation）是電池組件長期在高電壓作用下，使玻璃、封裝材料之間存在漏電流，大量電荷狙擊在電池片表面，使得電池表面的鈍化效果惡化，導致組件性能低于設計標準。PID現(xiàn)象嚴重時，會引起一塊組件功率衰減50%以上，從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區(qū)最易發(fā)生PID現(xiàn)象。 　　造成組件PID現(xiàn)象的原因主要有以下三個方面： 　　1）系統(tǒng)設計原因：光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實現(xiàn)的，這就造成在單個組件和邊框之間形成偏壓，組件所處偏壓越高則發(fā)生PID現(xiàn)象越嚴重。對于P型晶硅組件，通過有變壓器的逆變器負極接地，消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預防PID現(xiàn)象的發(fā)生，但逆變器負極接地會增加相應的系統(tǒng)建設成本； 　　2）光伏組件原因：高溫、高濕的外界環(huán)境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流，封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯醋酸乙烯酯（EVA）是實現(xiàn)組件抗PID的方式之一，在使用不同EVA封裝膠膜條件下，組件的抗PID性能會存在差異。另外，光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃，玻璃對光伏組件的PID現(xiàn)象的影響至今尚不明確； 　　3）電池片原因：電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。 　　上述引起PID現(xiàn)象的三方面中，由在光伏系統(tǒng)中的組件邊框與組件內部的電勢差而引起的組件PID現(xiàn)象被行業(yè)所公認，但在組件和電池片兩個方面組件產生PID現(xiàn)象的機理尚不明確，相應的進一步提升組件的抗PID性能的措施仍不清楚。 　　三、光伏組件性能的檢測 　　光伏電站運行一段時間后，需要進行檢測，來確定光伏電站的性能。涉及光伏組件的，主要包含以下項目。 　　1、功率衰減測試 　　光伏組件運行1年和25年后的衰減率到底有多少？25年太久，現(xiàn)在可能還沒有運行這么長時間的電站。按國家標準，晶硅電池2年的衰減率應該在3.2%以內。但目前這個數(shù)據(jù)還真的很難說，原因有三： 　　1）光伏組件出場功率是用實驗室標準光源和測試環(huán)境標定的，但似乎國內不同廠家的標準光源是存在一定的差異的。那在A廠標定的250W的組件，到了B廠，可能就是245W的組件的。 　　2）現(xiàn)場檢測所用的儀器精確度較差，據(jù)說5%以內的誤差都是可以接受的。用誤差5%的儀器，測2%（1年）的衰減，難度有些大，結果也令人懷疑。 　　3）現(xiàn)場的測試條件跟實驗室的相差較大，正好在1000W/m2、25℃的時間太少了！所以，就需要進行一個測試值向標準值的轉化，而輸出功率與輻照度僅在一個很小的區(qū)間內正相關。如圖2所示，即使在800W/m2時，也不是正相關的。因此，在轉化的時候，肯定存在誤差。 　　另外，很多組件出場可能就是-3%的功率偏差，還沒衰減，3%就直接沒了…… 　　2、EL測試 　　當光伏組件出現(xiàn)問題時，局部電阻升高，該區(qū)域溫度就會升高。EL測試儀就像我們體檢中的X光機一樣，可以對光伏組件進行體檢——通過紅外圖像拍攝，根據(jù)溫度不同，圖像呈現(xiàn)不同的顏色，從而非常容易的發(fā)現(xiàn)光伏組件的很多問題：隱裂、熱斑、PID效應等。 　　光伏組件在運輸、搬運、安裝等過程中，容易被踩踏、撞擊，導致組件產生不易察覺的隱裂，極大影響組件輸出功率。用EL變可以檢測出來，如下圖。 　　下圖為熱斑現(xiàn)象的紅外照片（圖片來自于TUV-Rheinland），紅點部分為產生熱斑處。 　　下圖為PID效應的紅外照片， PID效應嚴重的電池片發(fā)黑。 　　除了上述監(jiān)測外，對組件的外觀檢查也非常重要。如組件背板劃痕、變黃、鼓泡，連接器脫落等。