【光伏組件】詳解光伏組件各項(xiàng)參數(shù)

從光伏組件電氣參數(shù)、組件機(jī)械參數(shù)、溫度額定值參數(shù)、極限參數(shù)、相關(guān)認(rèn)證等五大類各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳解,希望看到本文覺(jué)得有學(xué)習(xí)價(jià)值的條友們望請(qǐng)多多評(píng)論、收藏、點(diǎn)贊、轉(zhuǎn)發(fā)。(交流討論學(xué)習(xí)是我們共同進(jìn)步的過(guò)程)
一、組件電氣參數(shù)
以某一線品牌多晶組件為例,電氣參數(shù)如下:

以上測(cè)試符合STC“標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件”輻照度為1000W/㎡,電池溫度25℃,大氣質(zhì)量AM1.5

以上測(cè)試符合NOCT“電池額定工作溫度條件”輻照度800W/㎡,環(huán)境溫度20℃,風(fēng)速1m/s。
1、最大功率Pm
Pm=Im×Vm,對(duì)應(yīng)下圖功率拋物線的頂點(diǎn)。拋物線為功率曲線,另一條為UI曲線,含義:組件參數(shù)標(biāo)稱,一般是基于“標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件STC”。隨著溫度、輻照度等環(huán)境條件的變化,組件的相應(yīng)參數(shù)都會(huì)發(fā)生變化。另外,組件的功率特性曲線是一條“類拋物線”,它存在一個(gè)最高點(diǎn),也是逆變器MPPT“最大功率點(diǎn)跟蹤”需要找到的工作點(diǎn)。
2、功率公差
“0~+5”代表是正公差。如360W的組件,功率范圍在360W到365W之間為合格品。當(dāng)前一線品牌的組件都是正公差。
3、最大功率點(diǎn)工作電壓Vm
對(duì)應(yīng)下圖功率拋物線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo),代表組件最大功率時(shí)的工作電壓。
4、最大功率點(diǎn)工作電流Im
下圖功率拋物線頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo),代表組件最大功率時(shí)的工作電流。
5、開(kāi)路電壓Voc
開(kāi)路電壓是電池片沒(méi)有接負(fù)載時(shí)的端電壓,下圖UI曲線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn),該值乘以逆變器一路輸入組件的數(shù)量應(yīng)小于逆變器最大直流電壓Vdcmax。
6、短路電流Isc
短路電流是電池片短路時(shí)的輸出電流,下圖UI曲線與縱坐標(biāo)的焦點(diǎn)。組件串聯(lián)電流不變,Isc和Im值是關(guān)鍵參數(shù),以衡量逆變器的最大輸入電流是否滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
7、組件效率
理論上,尺寸、最大功率相同的組件,效率肯定是相同的。輻照度為1000W/㎡時(shí),1.627㎡組件上接收的功率為1627W,當(dāng)輸出為265W時(shí),效率為16.3%,270W時(shí)為16.6%。故相同環(huán)境下,單位體積下,輸出功率越大,該組件效率越高。


二、組件機(jī)械參數(shù)
某多晶組件為例,選其機(jī)械參數(shù)如下:

1、太陽(yáng)能電池片
晶硅組件:由高純度石英砂制成冶金硅,冶金硅經(jīng)氯析冶煉制成晶硅,通常晶硅組件效率可達(dá)14-16%。分為單晶硅組件和多晶硅組件。
薄膜組件:薄膜電池的主要材料有非晶硅,銅銦鎵硒等。非晶硅電池組件效率為6%-8%左右,CIGS電池組件效率8-12%。效率雖然較晶硅低,但具有成本低,弱光性好等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池片是光電轉(zhuǎn)換的最小單元,常用尺寸一般125mm×125mm或156mm×156mm。太陽(yáng)能電池片的工作電壓約為0.5V左右,一般不能單獨(dú)使用。將太陽(yáng)能電池串并聯(lián)封裝后,就成為光伏組件。
2、電池片數(shù)目
一塊光伏組件通常由60片(6×10)或72片(6×12)電池片組成。
3、組件尺寸
常見(jiàn)面積為1.638m2(0.992m×1.652m)和1.94m2(0.992m×1.956m),組件的尺寸是安裝方面考慮的重要因素。
4、組件重量
目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的多晶硅組件每平米的重量在12公斤左右(60片單塊組件約19公斤)。
5、背板
對(duì)晶硅電池組件背板的性能要求通常包括:
具有良好的耐氣候性能
層壓溫度下不起任何變化
與粘稠材料結(jié)合牢固
必須具有很低的熱阻,并且能阻止水或水蒸氣的進(jìn)入
所以大家就該知道為什么背板通常選用白色嗎?白色有利于電池片之間空隙處的光反射到前表面,有部分光會(huì)再反射到太陽(yáng)能電池,增加了太陽(yáng)能電池對(duì)光能的利用,有利于光電轉(zhuǎn)換效率的提高,目前市場(chǎng)還出現(xiàn)雙玻光伏板就是利用背板接受漫反射光線從而更好利用到背面接受提高效率。
6、框架
平板組件必須有框架,以保護(hù)組件、方便組件的連接和固定??蚣艿闹饕牧嫌胁讳P鋼、鋁合金、橡膠及增強(qiáng)塑料等。常規(guī)光伏框架一般是鋁材料制作的??蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)該是沒(méi)有突出部位的,以避免水、灰塵或者其他物體的積存。其表面氧化層厚度大于10μm,可以保證在室外環(huán)境使用30年以上不被腐蝕,牢固耐用。
7、接線盒
組件的正負(fù)極在接線盒內(nèi)與設(shè)計(jì)好的電纜相連接,與外部線路連接。具有如下幾個(gè)主要特性:
外殼具有強(qiáng)烈的抗老化、耐紫外線能力
符合室外惡劣環(huán)境條件下的使用要求
優(yōu)秀的散熱模式,有效降低內(nèi)部溫度,滿足電氣要求良好的防水、防塵IP是國(guó)際用來(lái)認(rèn)定防護(hù)等級(jí)的代號(hào)IP(IngressProtection)等級(jí)由兩個(gè)數(shù)字所組成,第一個(gè)數(shù)字表示防塵;第二個(gè)數(shù)字表示防水,數(shù)字越大表示其防護(hù)等級(jí)越佳:

IP67的防護(hù)等級(jí)非常高了,可以做到完全防止粉塵進(jìn)入,可以短時(shí)間浸入水中。
三、溫度額定值參數(shù)
這組參數(shù)主要體現(xiàn)了溫度對(duì)組件的一些參數(shù)的影響。

1、額定電池溫度
額定電池溫度是指當(dāng)太陽(yáng)能組件或電池處于開(kāi)路狀態(tài),并在以下具有代表性情況時(shí)所達(dá)到的溫度。
電池表面光強(qiáng):800W/㎡
環(huán)境溫度:20℃
風(fēng)速:1m/s
電負(fù)荷:無(wú)(開(kāi)路)
傾角:與水平面成45°
支架結(jié)構(gòu):后背面無(wú)建筑物(自然通風(fēng))
此值一般為45±2℃(組件工作溫度),由于光伏組件的功率溫度系數(shù)為負(fù)值,故此額定電池溫度值越低越好。
2、功率溫度系數(shù)
功率隨溫度的變化,單位%/℃,為負(fù)值
3、電壓溫度系數(shù)
電壓隨溫度的變化,單位%/℃,為負(fù)值
4、電流溫度系數(shù)
電流隨溫度的變化,單位%/℃,為正值
通常組件溫度降低時(shí)時(shí),電池片的輸出電流會(huì)隨之降低,而電壓隨之升高,因而,設(shè)計(jì)光伏系統(tǒng)組串匹配逆變器,需考慮當(dāng)?shù)貥O端低溫,防止組串電壓超過(guò)逆變器的標(biāo)稱范圍。
四、極限參數(shù)
以下參數(shù)體現(xiàn)了組件工作的極限條件:

1、工作溫度
組件的工作溫度,通常指組件可以工作的外部環(huán)境溫度范圍。
一般光伏組件的工作溫度是可以滿足環(huán)境溫度的。但是有一天你的需求變成在南極、北極甚至外太空建立電站,那么請(qǐng)不要忘記這個(gè)參數(shù)。
2、最大系統(tǒng)電壓
系統(tǒng)電壓是指若干太陽(yáng)能板組成一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),這個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的最大直流電壓;最大可以是1000V.(假設(shè)光伏組件開(kāi)路電壓Voc的電壓溫度系數(shù)為-0.32%,STC下的Voc=44.7V,在極端工作低溫-40℃下的Voc=44.7×(1+0.32%×(25+40))=54V,一般要求每個(gè)組串中設(shè)計(jì)串聯(lián)組件數(shù)≤1000/54=18)。目前流行太陽(yáng)能板的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)電壓是600V(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn))和1000V(歐洲標(biāo)準(zhǔn))。
3、最大保險(xiǎn)絲額定電流
該值會(huì)大于最大工作點(diǎn)工作電流,用來(lái)保護(hù)組件及線纜。以典型的集中式電站為例,在當(dāng)前的集中式電站中,并聯(lián)的組串?dāng)?shù)量高達(dá)100串,當(dāng)有一串發(fā)生短路故障,所有組串的電流均會(huì)反灌故障組串,反灌電流可能超過(guò)800A,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了線纜和組件的安全要求,易引發(fā)火災(zāi)事故,所以必須使用熔絲來(lái)切斷故障電流,保護(hù)線纜和組件。
五、相關(guān)認(rèn)證
光伏認(rèn)證就是國(guó)家認(rèn)可的認(rèn)證機(jī)構(gòu),如TUV(技術(shù)檢驗(yàn)協(xié)會(huì))、IEC(國(guó)際電工委員會(huì))、中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心(CQC)對(duì)光伏企業(yè)產(chǎn)品符合是否符合其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。光伏產(chǎn)品的認(rèn)證可以分為兩大類別:安全認(rèn)證和性能認(rèn)證。根據(jù)光伏產(chǎn)品出口的國(guó)家或地區(qū)不同,主要包括:歐盟CE認(rèn)證、TUV/VDE認(rèn)證、MCS認(rèn)證、加拿大CSA認(rèn)證、美國(guó)ETL認(rèn)證、UL認(rèn)證、澳洲SAA認(rèn)證、CEC列名要求、日本JET認(rèn)證等等。