光伏标准和测试报告

1、中山大学太阳能系统研究所 邓幼俊 phone:email: 2011.12.01,光伏标准和测试,主要内容:,引子 光伏标准及组织介绍 具体标准和测试 61215, 61730 电池标定 意见,“kW” 功率单位 也表示：设备在工作环境下的性能； （不同的太阳辐射、温度、湿度等） 怎样得到这些性能参数？ - 性能测试实验,kW,h,=产出的能量 =产值，效益,“h” 做功（发电）的时间 也表示：系统(设备)在实际工作环境下的有效运行时间； 如何知道有效运行时间？ - 加速(老化)测试实验,引子,需要建立相应的测试标准！ 谁来建立标准? 企业标准 地方标准 行业标准 国

2、家标准（TC 90, TC203 光伏 TC 402, TC 20/SC 6 光热） 国家标准化管理委员会 国际标准（IEC TC 82 光伏 ISO TC 180 光热） 标准包括性能测试方面的，加速测试方面的，安全方面的，以及其他辅助性的和基础性的标准，如术语，标定等,实际上，准确估计产品寿命的测试标准并没有很好的建立起来！ 光伏组件质量保证项目（QA） QA - PV Module Quality Assurance Program 目标: 1) 光伏组件分级体系; 2) 工厂质量控制指导 International PV Module Quality Assurance Forum E

3、nvironment-Specific Module Durability TestingJuly 15-16, 2011Esplanade Hall, Moscone CenterSan Francisco, CA, USA #1 International QA Forum San Francisco, USA Jul.15-16, 2011 #2 International QA Forum Tokyo, Japan Dec. 7, 2011 #3 International QA Forum Europe Spring, 2012,Updates on Task Groups Task

4、 Group #1 - Guideline for Manufacturing Consistency - 113 users Ivan Sinicco - leader Yoshihito Eguchi Japan, Gunnar Brueggemann Europe, Alex Mikonowicz Americas, Zhou Wei - China Task Group #2 - Thermal and mechanical fatigue including vibration - 29 participants Chris Flueckiger - leader Dr.Tadano

5、ri Tanahashi(Espec) - Japan Task Group #3 - Humidity, temperature, and voltage - 23 participants John Wohlgemuth and Neelkanth Dhere Dr.Takuya Doi(AIST)-Japan,Updates on Task Groups Task Group #4 - Diodes, shading and reverse bias - 18 participants Vivek Gade and Paul Robusto Mr.Yasunori Uchida(JET)

6、 - Japan Task Group #5 - UV, temperature and humidity - 48 participants Michael Koehl - leader Dr.Kusato Hirota(Toray) - Japan Jasbir Bath Americas Task Group #6 Communication of PV QA ratings to the community - 9 participants David Williams - leader,还有一个问题： 即使相应的测试标准都建立起来了，谁来做这些测试？ UL， TUV， 鉴衡认证，CQ

7、C 技术壁垒！,标准(standard):,定义：为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件。该文件经协商一致指定并经一个公认的机构批准。 注：标准应以科学技术和经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的。,标准化（standardization）,定义：为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同和重复使用的规则的活动。,光伏标准及组织介绍,国际标准化：,是指在世界范围内开展的标准化活动。其目的是为了消除国际贸易的技术壁垒，促进国际贸易，保护产品和服务的质量，在世界范围内协调技术的发展，减少资源浪费，保护人类生存环境。,国际标准化

8、团体： 1,国际标准化组织（International Standardization Organization, 简称 ISO）是国际性民间组织，为联合国甲级咨询机构，成立于1947年。我国是发起国之一。 其宗旨是在全世界范围内促进标准化工作的发展，以利于国际物资交流和相互服务，并扩大知识、科学、技术和经济方面的合作。它的工作领域很宽，除电工电子以外涉及其它所有学科，其活动主要是围绕着制订和出版ISO国际标准进行的。 ISO成员团体分为正式成员和通讯成员。ISO有正式成员73个，通讯成员18个，我国于1978年参加为正式成员。,国际标准化团体： 2,国际电工委员会（International

9、 Electrotechnical Commission, 简称 IEC）是国际性民间组织，为联合国乙级咨询机构，成立于1907年。 其宗旨是促进电气、电子工程领域中标准化及有关方面问题的国际合作，增进国际间相互了解。工作领域包括电力、电子、电信和原子能方面电工技术等，主要成果是制定IEC国际标准和出版各种出版物。 凡参加IEC的国家，必须在国内成立国家电工委员会。IEC目前有成员国近50个。,ISO和IEC的关系,IEC是最早成立的国际标准化团体。ISO成立后，IEC曾作为一个电工部门并入ISO，但技术和财务上仍保持独立。1976年双方达成新协议：ISO和IEC是两个互为补充的国际组织，共同

10、建立国际标准化体系。,IEC的组织机构,理事会 总政策委员会 财务委员会 合格评定委员会 执行委员会 电子、电信顾问委员会 技术委员会(TC) 安全顾问委员会 电磁兼容性顾问委员会 分技术委员会 中央办公室 电子元器件质量评定体系 工作组(WG) 国际电工产品安全认证体系,INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION IEC/TC82 TECHNICAL COMMITTEE NO. 82: SOLAR PHOTOVOLTAIC ENERGY SYSTEM,IEC TC82 WG INTRODUCTION -1,WG1 : Glossary Task : T

11、o prepare a glossary Convenor : Mr. Hidenori (Japan),IEC TC82 WG INTRODUCTION -2,WG2 : Modules, non-concentrating Task : To develop international standards for non-concentrating, terrestrial photovoltaic modules. These stands will be in the general areas of photoelectric performance, environmental t

12、est, quality assurance and quality assessment criteria. Convenor : Mr. John H. Wohlgenmuth (USA) 增加 材料组 （in WG2）？ 电池组（WG8） ？,IEC TC82 WG INTRODUCTION -3,WG3 : Systems Task : To give general instructions for the photovoltaic system design, construction and maintenance. For each particular users appli

13、cation, each activity should be the object of a separate area. The Working Group should incorporate the existing standards on the functional bloacks that are different from the photovoltaic array field, and promote the production of new specific standards when necessary. Convenor : Ted Spooner,IEC T

14、C82 WG INTRODUCTION -6,WG6 : Balance-of-system components Task : To develop international standards for balance-of-system components for PV systems. These standards will be in the general areas of performance, safety, environmental durability (reliability), quality assurance and quality assessment c

15、riteria. Convenor : Greg Ball,IEC TC82 WG INTRODUCTION -7,WG7 : Concentrator modules Task : To develop international standards for photovoltaic concentrators and receivers. These standards will be in the general areas of safety, photoelectric performance and environmental reliability tests. Convenor

16、 : Mr. Robert McConnell (USA),IEC TC82 标准(2010-11),IEC TC82 标准(2008-09),IEC TC82 标准(2007),IEC TC82 标准(2005-06),IEC TC82 标准(1999-2004),IEC TC82 标准(1992-98),2011 IEC TC 82 年会介绍 Work Report 1 by Deng, Youjun 2011_06_20,国家太阳光伏能源系统标准化技术委员会（TC90）情况简介,全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会 （秘书处：信息产业部，电子集团18所，天津） 上级单位：全国标准化技术委

17、员会 现状：翻译国际标准为国家标准，正在积极参与国际标准制订。 - 已出版标准见,光伏发电及产业化标准推进组 (2009.12.7),下设四个工作组: - 材料工作组, 组长单位: 中国电子技术标准化研究所(4所), TC203 - 电池和组件工作组, 组长单位: 中国电子集团第十八研究所(18所), TC90 - 系统和部件工作组, 组长单位:国家太阳能光伏产品质量监督检验中心 - 并网发电, 组长单位: 中国电力企业联合会,标准和测试介绍 IEC 60904系列, IEC 61853系列 IEC 61215 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 Crystalline silicon ter

18、restrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval (IEC 61215-2005, IDT) IEC 61730-2 光伏组件安全认证 第2部分：试验要求Photovoltaic (PV) module safety qualification Part 2:Requirements for testing （idt IEC 61730-2:2004）,61215 表 1 试验条件一览表 Table 1 Summary of test levels,61215 表 1 试验条件一览表 Tabl

19、e 1 Summary of test levels,61215 表 1 试验条件一览表 Table 1 Summary of test levels,61215 表 1 试验条件一览表 Table 1 Summary of test levels,61730 表1 预试验 Table 1 Preconditioning tests,61730 表2 常规检查 Table 2 General inspection test,表3 电击危险试验 Table 3 Electrical shock hazard tests,61730 表4火灾危险试验 Table 4 Fire hazard tes

20、ts,表5 机械应力试验 Table 5 Mechanical stress tests,表6 部件试验 Table 6 Component tests,电池标定,名词解释光谱响应1,3.4.82 光谱响应度 spectral responsivity (符号：S() (单位：AW-1) 光伏电池在特定波长的光的单位辐照度下的短路电流密度与波长之间的函数曲线 注1：术语“响应”代替“响应度”，是常用的、通俗的说法; 注2：对薄膜光伏器件，光谱响应必须在与光谱响应数据预定用途相适应的电压下测量，因此测试数据中应标明该电压。 注3：又称“绝对光谱响应”, 有的文献记为 Sa(). a) 光谱响应失

21、配误差 spectral response mismatch error 在光伏器件测试中，由于测试样品与标准器件之间光谱响应的失配，以及测试光源的光谱和标准光谱之间失配的交互作用产生的误差 注：参见GBT 6495.3-1996 光伏器件 第3部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据,名词解释光谱响应2,b) 相对光谱响应 relative spectral response (符号：S()rel) (单位：无量纲) ,有的文献记为 Sr(). 将光谱响应按照光谱最大响应点归一化, 由下式计算： S()rel = S() / S()max c) 负载下相对光谱响应 relative

22、 spectral response under load (符号：SV()rel) (单位：无量纲) 将在负载下的光谱响应按最大响应点归一化, 由下式计算： SV()rel = SV() / SV()max d) 负载下的光谱响应 spectral response under load (符号：SV() 在规定负载电压下，特定波长光的单位辐照度下的短路电流密度与波长之间的函数曲线,光谱失配校正方法 1,一片参考电池(reference cell) 一片待测量的电池 用 表示待标定电池在标准光谱辐照下的Isc, 用 表示待标定电池在模拟器光谱辐照下的Isc, 定义小误差 其中 AUN是待标定

23、电池的有效面积; SRUN ()是待标定电池的绝对光谱响应; EREF ()是入射到待标定电池的标准光谱辐照;,光谱失配校正方法 2,对参考电池, 有 两式相除,有 将(8), (9)代入(7), 再与(12)相乘, 有,光谱失配校正方法 3,由此定义光谱失配参数 M, 分析: 1) 无面积 2) 为尽量减少光谱失配误差, 模拟器光谱必须尽量接近标准(参考)光谱, 被测电池的光谱响应必须尽量接近参考电池的光谱响应.,光谱失配校正方法 4,由(14), (13), (7), 可以得到: 因为实际测量时, 有 所以 光谱失配校正举例 Reference cell Measured Isc(mA)

24、M Isc(mA) Si 3.706 1.1914 3.11 Filtered Si 3.215 1.0294 3.12,大气质量 “大气质量”是一个无量纲量，它是太阳光线穿过地球大气的路径与太阳光线在天顶角方向时穿过大气路径之比，并假定在标准大气压（101325Pa）和气温0时，海平面上太阳光线垂直入射的路径为1。显然，地球大气上界的大气质量为零。当天顶角为60时，m=2。,如图1-7所示，A为地球海平面上一点，O，O为大气上界的点。太阳在天顶位置时，太阳光线路程OA为大气质量。太阳位于S点时， 大气质量为：,Natural Sunlight Calibration在自然阳光下标定（AM0）

25、,1. 在高山、气球上测被标电池短路电流与大气质量的关系： Isc(m) = Isc0(m=0) exp(-km) m=p/p0 Ln(Isc(m) = Ln(Isc0) - km 测各大气质量m下的短路电流Isc(m)，然后外推大气质量m=0下的短路电流Isc0. (拟合 Ln(Isc0) ，k ？) 其中：大气质量m下大气压力p， 水平面大气压力p0 2. 在航天飞机和卫星上直接标定Isc0.,Spectral Calibration 光谱标定 1,Absolute Spectral Response Sa(), (太阳电池的绝对光谱响应) Relative Spectral Respon

26、se Sr(), (太阳电池的相对光谱响应) 定义系数k1 k1=Sa() / Sr() Absolute Spectral Irradiance Ea(), (光源的绝对光谱辐射度), Relative Spectral Irradiance Er(), (光源的相对光谱辐射度), 定义系数k2 k2=Ea() / Er(),Spectral Calibration 光谱标定2,Solar(Simulator) Irradiance E, (单位面积被标太阳电池的) 辐照度 E =Ea() d Short Circuit Current Isc, (单位面积被标太阳电池的) 短路电流 Isc= Ea() Sa() d AM0 和 AM1.5 间的关系: Isc0/Isc1.5 = E0() Sr() d /E1.5() Sr() d ,Spectral Calibration 光谱标定3,Using Sr(),Er(),Isc and E to obtain K1 and K2k1 和 k2 的确定 - 测电池的相对光谱响应Sr， - 测标准光谱辐照灯和太阳模拟器的相对光谱辐照度分布， - 测电池短路电流Isc和用绝对辐射计测光源辐照度E k2 = E / Er()