光伏組件作為光伏電站的重要部件,占系統成本超過50%,它的技術特性關乎光伏系統的細節設計,因而讀懂組件的技術參數意義重大。特此,小固悉心準備了這份《光伏組件參數詳解》,就組件機械參數、電氣參數、溫度額定值參數、極限參數、質保參數、相關認證等六大類做出詳細應用解讀,相信一定對您有用。
一、組件電氣參數
以某一線品牌多晶組件為例,截選其電氣參數如下:
以上測試符合STC“標準測試條件”輻照度為1000W/m2,電池溫度25℃,大氣質量AM1.5
以上測試符合NOCT“電池額定工作溫度條件”輻照度800W/m2,環境溫度20℃,風速1m/s
1、最大功率Pm
Pm=Im*Vm,對應下圖功率拋物線的頂點。拋物線為功率曲線,另一條為UI曲線【小固解讀:組件參數標稱,一般是基于“標準測試條件STC”。隨著溫度、輻照度等環境條件的變化,組件的相應參數都會發生變化。另外,組件的功率特性曲線是一條“類拋物線”,它存在一個最高點,也是逆變器MPPT“最大功率點跟蹤”需要找到的工作點。】
2、功率公差
“0~+5”代表是正公差。如265W的組件,功率范圍在265W到270W之間為合格品。【小固解讀:目前一線品牌的組件都是正公差】
3、最大功率點工作電壓Vm
對應上圖功率拋物線頂點對應的橫坐標,代表組件最大功率時的工作電壓。
4、最大功率點工作電流Im
上圖功率拋物線頂點對應的縱坐標,代表組件最大功率時的工作電流
5、開路電壓Voc
開路電壓是電池片沒有接負載時的端電壓,上圖UI曲線與橫坐標的交點,該值乘以逆變器一路輸入組件的數量應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的輸出電流,上圖UI曲線與縱坐標的焦點。【小固解讀:組件串聯電流不變,Isc和Im值是關鍵參數,以衡量逆變器的最大輸入電流是否滿足系統設計】
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/m2時,1.627m2組件上接收的功率為1627W,當輸出為265W時,效率為16.3%,270W時為16.6%。【小固解讀:相同環境下,單位體積下,輸出功率越大,該技術的組件效率越高】
二、組件機械參數
小固依舊以某多晶組件為例,截選其機械參數如下:
1、太陽能電池片
晶硅組件:由高純度石英砂制成冶金硅,冶金硅經氯析冶煉制成晶硅,通常晶硅組件效率可達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,弱光性好等優點。【小固解讀:太陽能電池片是光電轉換的最小單元,常用尺寸一般為125mm*125mm或156mm*156mm。太陽能電池片的工作電壓約為0.5V左右,一般不能單獨使用。將太陽能電池串并聯封裝后,就成為光伏組件】
2、電池片數目
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
目前市場上常見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
與粘稠材料結合牢固
必須具有很低的熱阻,并且能阻止水或水蒸氣的進入
【小固解讀:大家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,有部分光會再反射到太陽能電池,增加了太陽能電池對光能的利用,有利于光電轉換效率的提高】
6、框架
平板組件必須有框架,以保護組件、方便組件的連接和固定。框架的主要材料有不銹鋼、鋁合金、橡膠及增強塑料等。【小固解讀:常規光伏框架一般是鋁材料制作的。框架結構應該是沒有突出部位的,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,可以保證在室外環境使用30年以上不被腐蝕,牢固耐用】
7、接線盒
組件的正負極在接線盒內與設計好的電纜相連接,與外部線路連接。具有如下幾個主要特性:
外殼具有強烈的抗老化、耐紫外線能力
符合室外惡劣環境條件下的使用要求
優秀的散熱模式,有效降低內部溫度,滿足電氣要求良好的防水、防塵IP是國際用來認定防護等級的代號 IP(Ingress Protection)等級由兩個數字所組成,第一個數字表示防塵;第二個數字表示防水,數字越大表示其防護等級越佳:
【小固解讀:IP67的防護等級非常高了,可以做到完全防止粉塵進入,可以短時間浸入水中】
三、溫度額定值參數
這組參數主要體現了溫度對組件的一些參數的影響。
1、額定電池溫度
額定電池溫度是指當太陽能組件或電池處于開路狀態,并在以下具有代表性情況時所達到的溫度。
電池表面光強: 800 W /㎡
環境溫度: 20℃
風速: 1 m /s
電負荷:無(開路)
傾角:與水平面成45°
支架結構:后背面無建筑物(自然通風)
【小固解讀: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為負值,故此額定電池溫度值越低越好】
2、功率溫度系數
功率隨溫度的變化,單位%/K,為負值
3、電壓溫度系數
電壓隨溫度的變化,單位%/K,為負值
4、電流溫度系數
電流隨溫度的變化,單位%/K,為正值
【小固解讀:通常組件溫度降低時時,電池片的輸出電流會隨之降低,而電壓隨之升高,因而,設計光伏系統組串匹配逆變器,需考慮當地極端低溫,防止組串電壓超過逆變器的標稱范圍】
四、極限參數
以下參數體現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境溫度范圍。
【小固解讀:一般光伏組件的工作溫度是可以滿足環境溫度的。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,那么請不要忘記這個參數】
2、最大系統電壓
系統電壓是指若干太陽能板組成一個太陽能發電系統,這個發電系統的最大直流電壓;最大可以是1000V.(假設光伏組件開路電壓Voc的電壓溫度系數為-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,一般要求每個組串中設計串聯組件數≤1000/54=18)。目前流行太陽能板的標準系統電壓是600V(美國標準)和1000V(歐洲標準)
3、最大保險絲額定電流
該值會大于最大工作點工作電流,用來保護組件及線纜。以典型的集中式電站為例,在當前的集中式電站中,并聯的組串數量高達100串,當有一串發生短路故障,所有組串的電流均會反灌故障組串,反灌電流可能超過800A,遠遠超出了線纜和組件的安全要求,易引發火災事故,所以必須使用熔絲來切斷故障電流,保護線纜和組件。
五、質保參數
質保是客戶非常關注的,通常希望質保時間越久越好。但就是再優秀的產品也會有使用壽命,一般光伏組件質保分為產品質保及發電量質保。
六、相關認證
光伏認證就是國家認可的認證機構,如TUV(技術檢驗協會)、IEC (國際電工委員會)、中國質量認證中心(CQC)對光伏企業產品符合是否符合其相關標準的認證。光伏產品的認證可以分為兩大類別:安全認證和性能認證。根據光伏產品出口的國家或地區不同,主要包括:歐盟CE認證、TUV/VDE認證、MCS認證、加拿大CSA認證、美國ETL認證、UL認證、澳洲SAA認證、CEC列名
日本JET認證等等。
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