IEC 60904-52011AMD12022 修改件1.光伏器件.第5部分用开路电压法测定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）标准立项发展报告

修改件1.光伏器件.第5部分：用开路电压法测定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Amendment1-PhotovoltaicDevices-Part5:DeterminationoftheEquivalentCellTemperature(ECT)ofPhotovoltaic(PV)DevicesbytheOpen-CircuitVoltageMethod摘要随着全球光伏发电装机容量的持续快速增长，光伏器件的性能评估与质量检测日益受到世界各国的高度重视。在光伏器件的光电转换效率测试与户外性能评估过程中，电池工作温度的准确测定是影响测量结果精度和可靠性的关键技术环节。IEC60904-5标准规定了利用开路电压法测定光伏器件等效电池温度（ECT）的标准方法，是国际光伏产业界广泛引用的基础性测试方法标准。随着光伏器件技术不断进步、新型电池结构持续涌现以及测试精度要求的日益提升，国际电工委员会光伏能源系统技术委员会（IEC/TC82）对IEC60904-5:2011启动了修订程序，并于2022年11月正式发布了修改件IEC60904-5:2011/AMD1:2022。本报告从标准立项背景、技术发展历程、标准修订主要技术内容、国内外产业影响等方面对该修改件进行系统分析与深入研究。报告指出，该修改件的发布进一步细化了开路电压法测定等效电池温度的技术要求，完善了光伏器件温度测量的不确定度评估框架，对于提升光伏组件户外性能评估的准确性和国际间测试结果的可比性具有重要意义。本报告同时分析了IEC60904-5标准及其修改件的推广应用前景，并对我国光伏产业在该领域的标准化工作提出了针对性建议。关键词：光伏器件；等效电池温度；开路电压法；IEC60904-5；国际标准；性能测试Keywords:Photovoltaicdevices;Equivalentcelltemperature(ECT);Open-circuitvoltagemethod;IEC60904-5;Internationalstandard;Performancetesting一、引言1.1标准立项背景在全球应对气候变化和推进能源结构转型的时代背景下，光伏发电已成为最具发展潜力的可再生能源形式之一。根据国际能源署（IEA）发布的数据，2022年全球光伏新增装机容量超过230GW，累计装机容量突破1,100GW。中国作为全球最大的光伏制造国和应用市场，2022年光伏组件产量约占全球总产量的80%以上。光伏器件性能的准确评定是光伏技术研发、产品质量控制和国际贸易结算的基础。在光伏组件的标准测试条件（STC）下，电池温度被规定为25°C，但在户外实际运行环境中，光伏组件的电池工作温度通常在20°C至70°C之间波动，极端条件下甚至可达80°C以上。电池温度直接影响光伏器件的开路电压、短路电流和最大输出功率等关键性能参数，因此等效电池温度（EquivalentCellTemperature,ECT）的准确确定对光伏器件性能评估和可靠性分析具有至关重要的影响。1.2标准技术定位IEC60904系列标准是国际电工委员会制定的光伏器件测量基准标准体系，涵盖了光伏器件的基本测量原理、参考器件标定、光谱响应的测定、I-V特性的测量以及组件的户外性能评估等内容。其中，IEC60904-5《光伏器件—第5部分：用开路电压法测定光伏（PV）器件的等效电池温度（ECT）》是该标准体系中专门针对电池温度测定方法的技术标准，为光伏行业提供了一种非破坏性、可在户外环境下实施的温度测量方法。开路电压法测定等效电池温度的基本原理是：在一定辐照度条件下，光伏器件的开路电压与电池温度呈近似线性关系，且开路电压对温度的变化具有较高的敏感性。通过预先测定光伏器件在已知温度条件下的开路电压-温度系数，再在实际测试条件下测量器件的开路电压，即可推算出器件的等效电池温度。二、标准技术发展历程2.1IEC60904-5标准的历史沿革IEC60904-5标准的制定工作可追溯至20世纪90年代初期。1993年，IEC/TC82（光伏能源系统技术委员会）首次发布了IEC60904-5:1993版本，规定了利用开路电压法测定晶体硅光伏器件等效电池温度的基本方法。该版本建立的开路电压法测量框架为后续版本奠定了基础。随着光伏技术的迅速发展，尤其是薄膜太阳能电池、异质结电池等新型光伏器件的商业化应用，原有的测试方法在适用性和精度方面暴露出一定局限性。IEC/TC82于2003年启动了标准的修订工作，并于2011年发布了IEC60904-5:2011版本。该版本对测试条件、校准程序、测量不确定度分析等内容进行了全面修订，显著提高了标准的适用性和可操作性。2.2修改件立项的动因IEC60904-5:2011发布实施后，在光伏行业得到了广泛应用，同时也积累了大量的应用经验和反馈意见。经IEC/TC82技术委员会评估和讨论，认为有必要对现有标准进行技术修订，主要动因包括：第一，光伏器件技术迭代加快。近年来，PERC、TOPCon、HJT、钙钛矿/硅叠层等高效电池技术不断突破，不同技术路线光伏器件的温度特性存在显著差异，原有标准中基于常规晶体硅电池建立的测试方法体系需要相应扩展和完善。第二，测量精度要求不断提升。随着光伏组件功率等级的不断提高和国际贸易中对组件功率标定的精度要求日益严格，原有的等效电池温度测量不确定度水平已不能完全满足高端应用需求。第三，与其他IEC标准的协调性需求。IEC60904系列其他部分（如IEC60904-1、IEC60904-3、IEC60904-7等）相继完成修订，IEC60904-5需要与同系列标准保持技术协调和术语统一。第四，标准使用反馈的充分积累。自2011版发布以来，各国标准化机构和光伏检测实验室就标准应用中发现的若干技术问题提出了修改建议，积累了充分的修订素材。基于上述背景，IEC/TC82正式启动了IEC60904-5:2011的修改件制定工作，经过多轮草案讨论、国际标准投票和咨询评议，最终于2022年11月23日正式发布IEC60904-5:2011/AMD1:2022。三、修改件主要技术内容3.1规范性引用文件的更新IEC60904-5:2011/AMD1:2022对规范性引用文件进行了全面更新，以便与IEC60904系列其他标准的修订版保持同步。本次修改将引用的IEC60904-1、IEC60904-3等标准的版本号更新至最新版，并增加了对IEC60904-7（光伏器件用光谱失配修正）和IEC60904-10（光伏器件线性度和测量不确定度确定方法）等关联标准的引用，使各标准间的引用关系更加完善和协调。3.2术语和定义的完善修改件在术语和定义部分进行了若干重要调整。对于“等效电池温度（ECT）”的定义进行了进一步阐释，明确了该温度参数的物理意义——即与实际光伏器件产生相同开路电压的假设均匀温度。同时，新增和修订了若干关键术语，如“温度系数”、“开路电压温度系数”等的定义表述，使之更加严谨准确，与其他IEC标准中的术语使用保持一致性。3.3测试程序的技术调整在测试程序方面，修改件对开路电压法的实施细节进行了多项技术性修正和完善。首先，在温度系数的测定程序方面，修改件对不同温度范围下的测量点选取提出了更明确的要求，对温度扫描速率和稳定时间给出了更细致的指导，以确保温度系数测定的准确性和可重复性。其次，在辐照度测量要求方面，修改件对光谱辐照度计的技术要求和校准周期进行了更新，与IEC60904-4关于标准太阳电池校准的要求保持一致性。另外，修改件对开路电压测量过程中的数据采集和记录要求也进行了细化，明确的采样频率、积分时间和数据筛选准则，提升了对测量有效性的判定能力。3.4测量不确定度评估的强化测量不确定度评估是本次修改件的重要内容之一。修改件对IEC60904-5:2011附录中不确定度分析框架进行了全面更新，引入了与国际实验室认可合作组织（ILAC）和国际标准化组织（ISO）最新导则（如ISO/IECGuide98-3:2008《测量不确定度表示指南》）一致的不确定度评定方法。具体而言，修改件详细列出了影响等效电池温度测量不确定度的各项来源，包括：温度系数测定的不确定度、开路电压测量的不确定度、辐照度测量的不确定度等，并给出了各不确定度分量的典型量级参考值。同时引入蒙特卡洛法（MonteCarloMethod）作为不确定度传播的替代计算工具，为复杂测试条件下不确定度评估提供了更具灵活性和可靠性的途径。3.5适用范围的拓展修改件在适用范围方面也进行了适度拓展。在确保标准技术框架基本稳定的前提下，修改件对适用器件类型进行了进一步明确，在原有主要适用于晶体硅光伏器件的基础上，补充了对薄膜光伏器件和新型高效电池器件的适用性说明。同时修改件增加了关于测试报告中应包含的信息要素的补充说明，增强了标准的可操作性。四、标准修订的主要参与单位4.1IEC/TC82技术委员会概述IEC60904-5:2011/AMD1:2022的制定和发布由国际电工委员会光伏能源系统技术委员会（IEC/TC82）负责组织。IEC/TC82成立于1981年，是IEC下属专门负责光伏能源系统领域国际标准制定的技术委员会，秘书处设在美国（由美国国家标准协会ANSI承担），现任主席为来自德国的StefanMau教授，秘书为美国的ErikAlsema先生。截至2023年，IEC/TC82共有约20个积极成员国（P成员）和约30个观察成员国（O成员），下设若干工作组（WG）和项目组（PT），涵盖光伏组件、光伏系统、光伏电池、平衡系统部件等多个标准化领域。4.2主要技术支持单位在IEC60904-5:2011/AMD1:2022的修订过程中，多个国际权威光伏研究检测机构提供了重要的技术支持。其中，位于德国弗莱堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（FraunhoferISE）发挥了突出的技术引领作用。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所成立于1981年，是欧洲最大的太阳能研究机构，拥有约1,400名科研人员和学生，年度研究预算超过1亿欧元。该研究所在光伏器件表征与测试领域拥有深厚的技术积淀，其光伏模块测试实验室和校准实验室获得了国际电工委员会认可的测试实验室资质，长期承担光伏器件标定和测试方法研究工作。FraunhoferISE的科学家团队在IEC/TC82WG2（光伏器件）工作组中扮演着核心专家角色，承担了IEC60904-5标准修订的主要技术文件起草和试验验证工作。该研究所自主开发的高精度光伏器件温度测量装置和开路电压温度系数标定方法，为修改件中测试程序的技术完善提供了坚实的实验基础。此外，FraunhoferISE在测量不确定度分析领域的前沿研究成果，直接支撑了修改件中不确定度评估框架的更新。4.3其他重要参与力量除IEC/TC82外，以下国际和区域组织也对本修改件的制定作出了贡献：-国际实验室认可合作组织（ILAC）：在测量不确定度和实验室认可要求的协调方面提供了重要指导。-国际太阳测试中心（ISTC）：在光伏器件户外性能评估方法的实际应用验证方面提供了数据支持。-中国电子技术标准化研究院、中国计量科学研究院等中国技术机构作为IEC/TC82的积极成员，在修改件的讨论和投票过程中发挥了建设性作用，中国在光伏器件测试领域的工程实践和标准化经验为该修改件的完善提供了有益参考。五、标准应用前景与影响分析5.1国际影响IEC60904-5:2011/AMD1:2022的发布对全球光伏产业具有广泛而深远的影响。该修改件的技术内容被全球各主要光伏市场广泛引用，包括欧盟、美国、日本、中国等国家和地区的光伏产品认证和市场监管体系。值得关注的是，IEC60904-5标准与IEC61215（光伏组件设计鉴定和定型）、IEC61730（光伏组件安全qualification）以及IEC61853（光伏组件性能测试和能量评定）等关键标准之间具有紧密的技术联系，本修改件的发布有助于增强IEC标准体系内部的一致性，提升标准间的协同效应。5.2对光伏产业的作用对于光伏组件制造商而言，等效电池温度的精确测量直接关系到组件标称功率的准确测定和产品质量的一致性控制。修改件中对测试方法和不确定度评估的系统性完善，有助于制造商更准确地评估组件的户外发电性能，优化产品设计和工艺控制。对于光伏电站投资方和运营方而言，等效电池温度的测定方法与光伏电站的发电量预测和运行状态监测密切相关。修改件提供了更准确的温度测量工具，有助于提升光伏电站发电量预测的精度和运维决策的科学性。5.3对中国光伏产业的影响中国作为全球最大的光伏组件制造国，IEC60904-5:2011/AMD1:2022的实施对我国光伏产业标准化工作具有重要的借鉴意义。建议我国光伏行业相关标准化技术组织加强与IEC/TC82的对口联络，积极跟踪国际标准的最新动态，及时开展国际标准向我国标准体系的转化工作。同时，国内光伏检测机构应加强对修改件技术内容的研究和消化，提升自身检测能力，确保在光伏产品国际贸易中能够按照最新国际标准要求提供可靠的检测服务。六、结论与展望6.1主要结论IEC60904-5:2011/AMD1:2022的发布是国际光伏标准化领域的一项重要成果，标志着光伏器件等效电池温度测量方法标准迈上了新的技术台阶。该修改件在保持原标准技术框架基本稳定的前提下，对规范性引用文件、术语定义、测试程序、测量不确定度分析和适用范围等方面进行了系统性修订和完善，使得该标准更加适应光伏技术快速发展的需求，测量方法的精度、可靠性和可操作性均得到了显著提升。该修改件的发布充分体现了IEC/TC82在光伏标准化领域的持续引领作用和开放式国际协作机制的有效运作。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所等国际权威技术机构在标准修订过程中发挥了重要的技术支持作用，为标准的技术先进性提供了坚实保障。6.2未来展望展望未来，光伏器件等效电池温度测量技术标准化工作仍将面临诸多新课题。随着钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池等新型光伏技术的快速发展和产业化推进，对这些新型器件的温度特性测试方法的需求将日趋增长。同时，智能化、数字化技术与光伏产业的深度融合，也对等效电池温度的实时监测和数据分析方法提出了新的标准化需求。参考文献[1]IEC60904-5:2011/AMD1:2022,Amendment1-Photovoltaicdevices-Part5:Determinationoftheequivalentcelltemperature(ECT)ofphotovoltaic(PV)devicesbytheopen-circuitvoltagemethod,IEC,2022.[2]IEC60904-5:2011,Photovoltaicdevices-Part5:Determinationoftheequivalentcelltemperature(ECT)ofphotovoltaic(PV)devicesbytheopen-circuitvoltagemethod,IEC,201