多晶硅光伏组件功率测试偏差分析

　　大型集中式地面光伏电站在最近几年正在热火朝天地进行，光伏组件作为光伏电站最重要的设备，其成本占据电站建设成本的30%-35%，且组件功率是光伏电站发电量最主要的影响因素，发电量直接影响业主投资回收期，决定投资成败。笔者在实际工作中发现，组件生产商在组件功率的标定时与第三方检测机构测试结果存在一定偏差,现对偏差产生的原因进行了总结，为光伏电站建设方在此方面提供一定的参考，避免功率偏差过大造成发电量减少以致延长投资回收期。

　　光伏组件测试方法一般按照IEC61215:2005、IEC60904-1：2006和IEC60904-3：2008标准进行，具体措施为使用3A级太阳光模拟器发出1000W/㎡、光谱特性AM1.5的光源测出组件电池温度25℃时的电流-电压特性，也就是在STC条件（标准测试条件）下测量组件的功率。

　　STC条件中辐照度、电池片温度、光谱特性等的确定过程非常复杂，各种数据误差要求极为严格，然而组件功率的标定一般在生产车间进行，生产车间的测试环境很难达到STC条件，因此需要对测试结果进行修正。修正因子包括电流温度系数α，电压温度系数β，功率温度系数δ，辐照度G，温度T等。

　　从组件生产商处选取3块二级标准组件分别送至上海莱茵TUV实验室、上海VDE实验室、上海太阳能工程技术研究中心实验室等进行功率测试，测试结果如表1所示。

　　对比可见，相同一块组件，组件厂商测得的标称功率最高，TUV测得结果最低；VDE与上海太阳能工程技术中心测得结果相差很小且均比组件厂家功率要小。

　　3.1测试溯源体系差异

　　在本案例中，组件厂商一级标准组件是由TUV进行标定；上海太阳能中心一级标准组件是由VDE进行标定。TUV和VDE均为德国权威第三方认证机构，TUV与VDE在光伏检测认证方面均有其独立的技术核心及溯源体系，且互不相通，但两机构之间的偏差非常小。

　　3.2测试设备

　　测试使用的3A级瞬态模拟器辐照光谱与标准光谱AM1.5之间不可能完全一致，辐照均匀性也不会每次都相同，且在用标准组件对其进行校准时，采用的方法不同、校准的精度不同，也有可能产生偏差。

　　3.3测试过程细节

　　在测试时，组件安装的位置精度（与标准组件摆放位置应相同）、光源入射角度（应与入射光线垂直）等对组件光谱响应均有影响，组件与测试仪器之间的接线处接触电阻大小也会对电流-电压等数据产生微小差别，从而导致试验结果产生偏差。

　　3.4测试环境

　　环境对光伏组件功率的影响主要表现在温度和气流速度上，其中温度是最为关键的因素。按照IEC61215标准要求测试温度准确度为±1℃，因此组件在进行测试之前宜静置于恒温实验室内24小时后再进行；组件测试时风速要小于2m/s，因此在测试时，应避免空调出风口直接对准组件测试固定部位。

　　3.5不确定度

　　不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。反过来，也表明该结果的可信赖程度。它是测量结果质量的指标。不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越高，水平越高，其使用价值越高。多晶硅光伏组件测试（见图1）的不确定度产生的原因有以下几点：

　　（1）测试仪器电子负载的校准不确定度和测量精度引入的不准确性；

　　（2）测试仪器辐照光谱与标准光谱AM1.5之间的光谱失配，辐照的不均匀性，辐照源的稳定度；

　　（3）标准组件校准也存在不确定度，被测组件与标准组件之间存在光谱相应失配；

　　（4）测试仪器温度探头测量精度，整个测试环境内温度的波动；

　　（5）测量重复性引入的不确定度分量，如被测组件与标准组件的位置不一致、接线过程中的接触电阻等；

　　（6）测试设备功率读数的误差。

　　不确定度的存在，导致不同的测试机构，其测试结果肯定不可能完全一致，一般测试机构的不确定度在3%左右。

　　组件标称功率的测试结果的准确性，对组件企业的信誉及经济效益有着重大影响；对于采购方或业主方来说，影响合同价格和电站的收益。光伏行业应建立统一的测量体系标准，统一量值，严格控制不确定度的来源，持续改进测试条件与能力，保证组件标称功率的准确性，促进光伏产业和谐健康发展。业主方在采购组件时，应关注其测试的准确性，避免组件生产商超额标定组件功率导致投资方面的损失。