NBT11222-2023光伏组串I-V检测及诊断技术规范

CCSK46光伏组串I-V检测及诊断技术规范2023-05-26发布2023-11-26实施国家能源局发布Ⅱ前言 Ⅱ1范围 1 1 1 1 1 2 3附录A(资料性)I-V曲线基本形变 5附录B(资料性)扫描精度达标率计算方法 8本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电器工业协会提出并归口。本文件起草单位：北京鉴衡认证中心有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、上能电气股份有限公司、华为数字能源技术有限公司、深圳科士达新能源有限公司、爱士惟新能源技术(扬中)有限公司、上海正泰电源系统有限公司、特变电工西安电气科技有限公司、阳光电源股份有限公司、锦浪科技股份有限公司、云南电网有限责任公司电力科学研究院、北京和瑞储能科技有限公司、深圳市禾望电气股份有限公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国长江三峡集团有限公司、云南电力试验研究院(集团)有限公司、国华能源有限公司、株洲中车时代电气股份有限公司。本文件主要起草人：王婷、果岩、纪振双、万松、黎忠琼、曹雪原、周洪伟、李彬、张玉林、周旭、刘云峰、杨保晏、龚元平、王光希、许颇、周鑫、张玮、唐洲、卢霁明、卢盈、吴天昊、王立闯、潘海宁、刘亚楠、李春、吴水军、丁心志。本文件为首次发布。1光伏组串I-V检测及诊断技术规范1范围本文件规定了光伏组串I-V扫描与智能诊断的符号和缩略语、评价指标本文件适用于依托光伏逆变器实现组串I-V检测或诊断功能的技术性能验证，借助其他设备或部件实现扫描或诊断的可参照使用。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4符号和缩略语下列符号和缩略语适用于本文件，见表1。表1符号和缩略语对照表符号和缩略语伏安特性曲线最大功率点开路电压最大功率点电压5评价指标光伏组串I-V扫描与智能诊断的评价指标体系见图PP检测及智能诊断1-V检测异常识别故障诊断异常组串异常识出识出率重现率扫描精度达标率I类故障Ⅱ类故障识出率识出率扫描精度达标率I现场实际运行条件下Ⅱ现场模拟运行条件下致因判断准确率表象识别达标率范围推断达标率扫描精度达标率故障诊断准确率图1光伏组串I-V扫描与智能诊断的评价指标体系框图2a)开路点、短路点、最大功率点电压、电流偏离度相对差值应不超过3%;离度的相对差值应不超过5%。扫描精度达标率应不低于85%。异常组串识出率指选定区域，扫描识出有因I-V异常组串数与所有存在有因I-V异常组串数之和a)I类故障：故障组串I-V曲线有明显异常，且功率损失5%以上(或一块组件的等效功率),或b)Ⅱ类故障：故障组串1-V曲线有明显异常，且功率损失小于5%。异常组串识出率应不低于90%。异常识出重现率应不低于85%。故障诊断准确率指抽样验证的样本组串中，对I-V异常(故障)组串，扫描判定结果与采用标准方b)同一表象可能存在多种原因时，主因类型不宜超过3类；3故障诊断的准确率不低于90%。7验证及计算方法7.1扫描精度达标率扫描精度达标率的计算见式(1)。扫描精度达标率的计算方法示例见附录B。达标率=验证合格组串/验证组串数×100% 现场实际运行条件下、现场模拟运行条件下或实验室条件下，选择对比组进行对比测试，将1-V在线扫描结果与I-V测试结果进行比较，包括根据异常致因进行理论推算。扫描精度达标率的验证方法如下：a)针对实际运行状态识出I-V异常曲线：——选择不少于20串I-V异常组串及无明显异常参比组串，进行现场I-V测试，包括异常致因检测；——根据异常致因，推断I-V曲线变化点位或区段；——将有因变化点位或区段，按照“判定标准”,对比分析在线扫描和现场检测结果，并对每个组串扫描结果做出判定。b)人为制造不少于5种异常运行环境，每种至少2串，进行模拟运行条件下或实验室条件下的验证，验证程序同a)中要求。7.2异常识别验证7.2.1异常组串识出率异常组串识出率的计算见式(2)。识出率=实际异常组串数/选定范围内的异常组串数×100% (2)异常组串识出率的验证程序如下：a)运行环境下，对扫描识出I-V异常组串，全场或选定范围内，进行I-V异常致因检测；b)在扫描范围内，进行全场检查，对扫描未发现I-V异常、但检查发现问题组串，进行I-V离线测试和致因检测。7.2.2异常识出重现率7.2.2.1指标计算异常识出重现率的计算见式(3)。4重现率=(扫描次数×重复识出1-V异常组串数)各次识出1-V异常合计组串数×100%7.2.2.2验证方法对选定区域的3次或以上在线扫描结果进行书面评审，以验证重现率。7.3故障诊断验证7.3.1指标计算7.3.1.1综合指标计算故障诊断准确率是表象识别达标率、范围推断达标率和致因判断准确率各分项指标的综合评定结果，具体计算见式(4)。故障诊断准确率=0.4×表象识别达标率+0.2×范围推断达标率+0.4×致因判断准确率7.3.1.2分项指标计算表象识别达标率的计算见式(5)。表象识别达标率=异常表象判断评定结果实得分/基准分值×100% 范围推断达标率的计算见式(6)。范围推断达标率=致因数量评定结果实得分/基准分值×100% 致因判断准确率的计算见式(7)。致因判断准确率=致因判断评定结果实得分/基准分值×100% 7.3.2验证方法故障诊断指标的验证程序如下：a)运行环境下，对扫描识出I-V异常组串，选择不少于20个组串，进行I-V异常致因检测。b)将现场检测和分析结果与在线扫描结果逐个进行对比分析，包括I-V异常表象，范围推断和致因类型。I-V异常表象判定宜参照附录A中的解释。5(资料性)A.1I-V曲线形状A.2变化一：曲线上的台阶义凹陷I-V曲线上的台阶或凹陷是指被测方阵或组件不同区域的错配。曲线的变化指出旁路二极管被导通，一些电流被分流到旁路二极管以保护内部的电池组串(组串不能通过与其他组串相同的电流)。很多因素都能引起这个现象，包括：a)方阵或组件被部分遮挡；b)方阵或组件被部分污染或遮盖(雪等);c)损坏的电池/组件；d)短路的旁路二极管。A.3变化二：低电流导致预期电流与测量电流的不同。a)方阵导致：2)带状遮挡(组件为纵向摆放);63)灰尘沉积(组件为纵向摆放);4)光伏组件衰减。b)组件导致：1)光伏组件信息的导入错误；2)并联组串个数的错误接入；3)错配。c)测量导致：1)辐照感应器校准或测量问题；2)辐照感应器没有安装在方阵平面上；3)分别测量辐照度和I-V曲线时，辐照度发生改变；4)反射原因导致辐照传感器记录过多的高辐照；5)辐照度过低或太阳过于接近地平线。A.4变化三：低电压引起电压变化的潜在原因。a)方阵导致：1)导通或短路的旁路二极管；2)光伏组串中组件数错误；3)电势诱发衰减效应(PID);4)巨大并统一对整个电池/组件/组串的遮挡。b)组件导致：1)光伏组件信息的错误导入；2)并联组串个数的导入错误。c)测量导致：1)光伏电池温度不同于测量值。因为电池温度影响光伏组件的电压，所以实际电池温度与I-V曲线跟踪器测得温度不同会导致曲线形状的缺陷。在此类情况下，应先检查电池温度测量值(检查温度传感器仍然附着在组件上)。2)一组组串的连续测量值通常会显示出与光伏组件的预测值有微小的不同。此为常见现象，因为温度通常由感应单个组件的温度得到，以及方阵的温度曲线是非均匀的并且会随着时间的变化而改变。当单一组串显示出与其他组串有实质偏差时，尤其是偏差符合组件开路电压(Voc)/N,表明存在问题，N表示组件含有的旁路二极管个数。A.5变化四：圆滑弯曲1-V曲线的圆滑弯曲处可以是老化过程的表现。在下结论之前，应检查平行和垂直支柱的斜率。如果斜率发生改变，所引起的曲线形状变化会与圆滑弯曲的变化相似。A.6变化五：竖直支柱斜率变小被测电路的串联电阻会影响处于1-V曲线后部、最大功率点电压(Vmp)和开路电压(Voc)间的斜率，电阻的增加会减小此部分曲线的斜率。引起串联电阻增加的潜在原因包括：7a)光伏布线损坏或故障(或电缆规格不满足要求);b)组件或方阵连接处故障(不良连接);c)组件串联电阻增加。当被测方阵包含较长电缆连接时，这些电缆的电阻会影响曲线形状，并且会对本部分所述曲线造成冲击。如怀疑此问题，测试模型可以根据电缆进行调整，或者在近方阵端重新测试。当发现曲线存在错误时，布线的质量以及与光伏线路的连接应该被特别注意。此类问题可指向严重的布线缺陷，或导致的损坏，或影响方阵电路的腐蚀。组件串联电阻的增加可由电池连接中或接线盒中因衰减、腐蚀或生产缺陷而产生的高电阻故障导致。在二类测试项目中描述的红外扫描有助于找出高电阻故障。A.7变化六：横向支柱斜率加大I-V曲线的上部分斜率变化可能由以下原因导致：a)光伏电池的分流电路；b)组件短路电流Isc的错配；c)渐变的遮挡或污垢(例如：灰尘沉积)。分流是指任何绕过太阳能电池的电流。通常由电池或电池连接中的局部缺陷造成。分流可以引起局部发热点，并可通过红外测试发现。生产差异会导致相同组串中的组件短路电流(1sc)不同。如果分配于组串中的组件错配较小，曲线的