中國科學院電工研究所光伏技術(shù)檢測中心技術(shù)負責人 鄒新京博士

鄒新京：各位領(lǐng)導、各位來賓，早上好。我是來自中國科學院電工研究所光伏質(zhì)量檢測中心，今天應(yīng)該是我們中心的翟永輝主任做這個報告，他今天有事情，非常抱歉，今天由我來給大家做這個報告。

我今天報告的題目是光伏電站性能檢測與質(zhì)量評估技術(shù)規(guī)范介紹。這里頭主要是先介紹一下檢測的必要性。另外是現(xiàn)有標準的歸納。第三是并網(wǎng)光伏電站性能檢測與質(zhì)量評估技術(shù)規(guī)范，這是現(xiàn)在制定的一個標準。我還想再介紹一我們檢測中心也根據(jù)目前的電站的測評需求，制定我們自己的技術(shù)規(guī)范。

我們說現(xiàn)在光伏電站的規(guī)模和數(shù)量是逐年增加，并且電站由科研和政府示范以及國家支撐等等性質(zhì)的電站逐漸向商業(yè)化電站轉(zhuǎn)化。這些轉(zhuǎn)化就需要完備、可靠的電站質(zhì)量評估作為依據(jù)和支撐。特別是像光伏電站的評估是針對于股權(quán)融資、財務(wù)分析、產(chǎn)權(quán)交易、保險等等，針對這些都需要非常完備的電站質(zhì)量評估，包括效率分析、發(fā)電量預估、能耗分析等等。另外業(yè)主對電站質(zhì)量也非常的關(guān)心，他們也是需要檢測和質(zhì)量評估，像運維等等方法的改進。目的最終就是保證電站的質(zhì)量，提高電站的發(fā)電量這是大家關(guān)心的問題。

另外電站后續(xù)改進也需要數(shù)據(jù)依據(jù)和技術(shù)支撐。比如說電站設(shè)計、設(shè)備圓形、質(zhì)量控制、運維方法改進、電站效率分析等等。但是現(xiàn)在來說我們整個行業(yè)又制定了很多標準，像電站的組成部件，如組件、平衡部件等相關(guān)的元器件已經(jīng)有了相關(guān)標準，日趨完善。但是最終電站建成以后，如何對電站質(zhì)量進行評價，現(xiàn)在目前沒有一個很完善的標準。建了很多電站，但是如何去測？現(xiàn)在很多電站找我們來測，但是也沒有標準。自己說測這個，測那個，但是真的沒有一個統(tǒng)一的標準。

目前現(xiàn)在電站的檢測標準有這么幾個標準，倒數(shù)第二條并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)工程驗收基本要求，這個標準現(xiàn)在是用的已經(jīng)多的。因為這個檢測金太陽工程也是用的這個標準，它主要是驗收方面的標準，對總體的電站的后評估和質(zhì)量檢測還不是很完全。

針對這種情況下，美國能源基金會支持了一個項目，由科電中心承擔成立了一個大型光伏電站標準體系研究課題組，其中制定了這個標準，并網(wǎng)光伏電站性能檢測與質(zhì)量評估技術(shù)規(guī)范?，F(xiàn)在已經(jīng)完成了征求意見稿，這個主要是王老師主筆寫的，我們也參與了一些工作。這個標準現(xiàn)在已經(jīng)申報了認監(jiān)委一個技術(shù)規(guī)范，將來也要申請青海的地方標準和國家標準。另外我們檢測中心也是在這個標準基礎(chǔ)上，制定我們的技術(shù)規(guī)范。根據(jù)電站現(xiàn)在的檢測需求，我們在這個標準上增加了一些能效分析和組件實驗室測試。

下面我把標準和技術(shù)內(nèi)容給大家介紹一下，首先標準的適應(yīng)范圍，規(guī)定了并網(wǎng)光伏電站性能監(jiān)測和質(zhì)量評估相關(guān)定義、技術(shù)要求、試驗方法和判定原則。適用于地面安裝的并網(wǎng)光伏電站，分布式電站也可以參照執(zhí)行。這個標準這里頭要對電站評估需要一些實時數(shù)據(jù)的監(jiān)測、處理和存儲。這些數(shù)據(jù)包括氣象環(huán)境參數(shù)，比如太陽輻照度還有環(huán)境溫度，光伏組件溫度和電池結(jié)溫以及風速風向測量都有相關(guān)的要求。這個需要電站本身要提供的，但是現(xiàn)在很多電站不能提供完整的數(shù)據(jù)。那么對電站的評估來說就是有一定的困難，所以這個標準要求就是說電站應(yīng)該有這些評估的收單。

電氣參數(shù)有直流電壓、電流和功率，交流電壓、電流和功率，電能質(zhì)量和功率因數(shù)。在電站建成初期要留兩塊基準光伏組件，這個為了將來電站運行以后和它做基礎(chǔ)的組件做一個比較，可以看出性能的變化和背景。

還有一個預留就是污漬和灰塵遮擋基準，如何使灰塵達到一定什么程度，我就應(yīng)該進行清洗，電站建站初期要有這個清洗基準片。文件和資料收集，光伏電站電氣連接圖和布置圖，還有各種參數(shù)要進行收集。實時數(shù)據(jù)的收集，氣象環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，光伏電站直流測、交流測的監(jiān)測數(shù)據(jù)。還有電站故障記錄也很重要，比如說故障時間、地點、人員、現(xiàn)象、現(xiàn)場照片。另外還有就是限電的情況要說明，有時候限電也會影響光伏電站的發(fā)電效率。

第四部分就是光伏電站總體性能評估，要評估需要必要的一些參數(shù)，像光伏的年輻照量這個是需要的。另外就是電池的年平均結(jié)溫，并網(wǎng)計費點的在評估期間的發(fā)電量。還有光伏電站的額定功率，還有并網(wǎng)光伏組件的一些參數(shù)。還有對于多種不同類型組件的電站，要有組件的容量在整的電站容量要有一個分布，有這么一個參數(shù)。

這個就是電站的能效比或者叫性能比，這個是在國際上都是使用的這個參數(shù)，這個參數(shù)是評價一個電站的基本參數(shù)，叫PR。這個PR的性能比就是=交流端的發(fā)電量/理想狀態(tài)的直流發(fā)電量。能效比咱們說的電站發(fā)電效率由什么因素影響他呢？有很多影響電站發(fā)電效率和能效比的因素，比如說組件串并聯(lián)損失、逆變器效率、變壓器效率、其他設(shè)備效率、溫升損失還有線損還有組件的衰減還有遮擋、灰塵等等，像反射和MPPT偏差、都影響PR。電站的PR效率可以橫向?qū)Ρ然蛘呤强v向?qū)Ρ纫粋€電站的好壞。PR越高越好，這個參數(shù)是目前用的參數(shù)。這個參數(shù)與什么有關(guān)？與溫度有關(guān)，如果溫度變化，PR會發(fā)生變化，電站發(fā)電效率可能會發(fā)生變化。比如我們在冬天測的時候這個電站的PR由于溫度的影響，他就少一些，他的PR會高。夏天測的時候PR就會低。我們沒有辦法統(tǒng)一哪個時期PR是最好的？IEC的標準2014年提出了新的概念，電站標準能效比，PRstc，引進了一個溫度修正系數(shù)，把所有的PR都到標準溫度下，這樣就可以做橫向的比較了。

這個是現(xiàn)場測試的抽樣原則，第一個如果是這個電站都是由單一的光伏組件和逆變器組成的話，我們就按照單元來進行抽樣。什么是單元？逆變器就算一個單元，假設(shè)一個是10兆瓦的電站，假如說500K的一個逆變器，一共有20個逆變器，一個逆變器就是500K算一個單元。這個單元我們按照它的發(fā)電量比如說前面發(fā)電量排布，可以分為好、中、差，這三個單元中再進行測試，把他組串的發(fā)電量再排出來。組串再分成好、中、差三種，每一個組串抽兩個。如果說這樣的電站抽取下來就是一個單元是6個組串。如果是多種的光伏組件和逆變器的光伏電站，每一種不同類型的光伏組件組成的單元或者是逆變器組成算一個單元，然后對他進行抽取進行檢測。

這個是檢測一個基本條件和修正原則，他應(yīng)該是在測試的時候不能說天氣是任意天氣都可以測試，他有一個要求。比如說有的是光強大于700或者是大于800的情況下等等的相關(guān)條件下進行測試。測試完了以后進行比較、對比的時候都要修正到STC下，修正到標準測試條件下或者是修正到正常工作條件下兩都可以。

這個就是光強的修正和溫度的修正，光強修正也是按照相關(guān)的公式修正，溫度修正有一個精確修正和簡化修正。精確修正比較復雜，測試當中往往達不到。通常用的都是簡化修正，測量背板溫度以后再加兩度認為他就是結(jié)溫。這就是光伏電壓電流和功率的修正計算公式。

下面講一下光伏性能檢測主要的內(nèi)容是什么？第一是電站質(zhì)量檢查，主要是外觀，基本上就是目測或者是用很簡單的測量手段測一下。一個就像組件的外觀還有光伏陣列組件外觀，還有像直流柜還有逆變器等等都要進行逆變檢查?？蠢锩娴脑O(shè)備是否齊全，是否符合要求，都可以測量一下。還有支架和地基都要進行檢查，還有安裝的位置是否合適，像匯流箱還有逆變器的安裝位置。另外就是配電室的內(nèi)部要進行檢查，是否通風良好。

另外一部分就是現(xiàn)場檢測，這部分需要用設(shè)備進行檢測的項目，一共是19項。這里頭有幾項，像逆變器的MPPT效率以及防孤島等等，現(xiàn)在的測試收單不是很完備，不是每個都能測，這是作為可選的，其他不一一介紹了。這里主要是這么幾項，一個是熱斑，還有污漬損耗還有光伏組件性能衰降等等。先說熱斑都是用紅外掃描，在輻照度大約600的情況下對測試的單元我們選種三個測試單元，全部組件都要進行掃描。發(fā)現(xiàn)他有問題的地方，都要拍照記錄，問題嚴重的組件要對它進行I-V測試，測量他功率的衰減。根據(jù)這個情況分析他的原因，造成衰減的原因。判定比如說我測了可能多少塊是什么衰減情況，但是沒有具體的數(shù)字。

第二個是污漬和灰塵的遮擋，這個是比較嚴重，在西部地區(qū)灰塵和污漬實際上造成的衰減是比較大的。這里頭我們也是抽取的組串，抽取比較典型的組串進行測試。在組串清洗前測一下他的組串功率，清洗后再測一下他的組串功率，這兩個功率都要給他糾正到STC下進行比較，就可以得到灰塵造成的組串的衰減，這個組串衰減我們認為他是灰塵遮擋造成的損失。咱們規(guī)范里面規(guī)定判定條件不應(yīng)該超過5%。

組件功率的衰減也是在抽取一個組串，這個組串里頭每一個組件都要進行測試，首先要把他清潔干凈之后進行I-V測試，測試他的功率。這個功率和他標準功率進行比較，得到他的衰減率。判定條件是這樣的，多晶硅組件在一年內(nèi)它的衰減不應(yīng)該超過2.5%，兩年內(nèi)衰減不超過3.2%，單晶硅組件一年內(nèi)不超過3%，兩年內(nèi)不超過4.2%。這是判定條件。

下面一項就是光伏系統(tǒng)串并聯(lián)失配損失，也是一個比較嚴重的損失。這里有幾部分，一個是組串，我們知道組串是由組件串聯(lián)起來的，一個組串有20個組件，由于串聯(lián)以后造成的損失我們應(yīng)該測量一下。這個測量的方法是把這個組串斷開以后，每一塊組件都進行測量它的功率，就是I-V曲線測量它的功率。把之合算出來，把整個組串聯(lián)再測一下他的功率，你這個功率和每一個組件的功率之差，得到了差值，再配上他整個組件功率之和就可以得到串聯(lián)損失。

下面是組串的并聯(lián)，一個匯流箱有很多組串，16個組串應(yīng)該完全一樣，不一樣的話就會造成損失。造成MPPT偏離都是有可能發(fā)生的，這個時候我們要怎么樣測量他的損失呢。把匯流箱斷開之后，每一個組串都測量I-V，再測量一下總的匯流箱的I-V，然后得出一個偏差。這個組串的并聯(lián)孫支部應(yīng)該超過2%。另外多個匯流箱，每一個匯流箱并聯(lián)之后也應(yīng)該是一樣，不一樣也會造成損失，這個跟上面的測試方法一樣，不再介紹了，要求也是判定不應(yīng)該超過2%。

另外一個損失就是組串的MPPT偏離，我組串應(yīng)該工作在最大功率點的情況是最好的。往往他偏離了，就會造成功率損失，測量的時候把每一個組串每一個組件功率都測量完了之后再測組件工作組的功率，都要修正到STC下進行比較，然后得到MPPT偏離的損失，不應(yīng)該超過2%。

溫升，溫度肯定對光伏陣列造成損失。測量的時候一個是25度的時候先測量結(jié)溫，然后測量25度結(jié)溫的時候組串的最大功率和沒有修正的時候的最大功率，得出一個功率損失。還有一個電壓損失，因為溫度一個是影響他的功率，一個是影響他的電壓，測量一下他的電壓的損失。這個判定條件就是沒有一個固定的判定條件是損失多少就是不合格，只是結(jié)果為準，評估一下三個條件。另外光伏組件的電池發(fā)光，隱裂，對嚴重衰減的組件進行組件的EL測試，可以發(fā)現(xiàn)他的隱裂、斷刪等等的情況。

直流線損也是分幾塊，我們說電站從組串開始到匯流箱，然后到逆變器到變壓器到并網(wǎng)點都分幾塊，這個定網(wǎng)點規(guī)定這幾塊怎么測。光伏組串匯流箱，我們測的時候選擇一隔離匯流箱最近、中等、最遠三個距離不一樣的導線來進行測量。匯流箱到逆變器也是一樣，他的距離也不一樣，電纜也是選擇一個最長，一個中間，一個最短的距離，對他的直流線損進行測試。

交流線損也是這樣測的。然后是組件光伏陣列之間的遮擋，遮擋咱們設(shè)計有要求的，測量的方法，測量一下它的間距，要符合相關(guān)標準要求就是合格，不符合就是不合格。你可以用現(xiàn)在通用的PVC進行一下遮擋的到底是功率損失多少，可以用這個來計算一下。

交流線損他是從逆變器到變壓器，到并網(wǎng)點之間的線損，判定依據(jù)不應(yīng)該大于1.5%。下面就是逆變器的效率，有兩種方法，一種是電站提供的數(shù)據(jù)收集，一種是現(xiàn)場測量。提供的數(shù)據(jù)需要我們收集到他一年四季，四個典型的日的逆變器的數(shù)據(jù)，可以得到四個典型日的功率效率曲線，根據(jù)加權(quán)的公式得到，這個公式?jīng)]有最后確定是中國效率。中國地方很大，用一個公式代替全部不太合理，這個有待商榷。

根據(jù)這個標準要求，逆變器的加權(quán)效率，他的效率應(yīng)該大于96%。如果是現(xiàn)場測試的話你至少要測量一個典型日一天的效率，然后把他的效率曲線也是利用加權(quán)公式，加權(quán)效力也是應(yīng)該大于96%。MPPT效率比較復雜，可選。變壓器效率和逆變器效率方法一樣，這里不做過多介紹。

電能質(zhì)量測試，在并網(wǎng)點的電能質(zhì)量應(yīng)該符合相關(guān)國家標準要求。這里測試的時候電站在并網(wǎng)前要測一個電能質(zhì)量的情況，并網(wǎng)后再測量一下，這樣可以分析你的電能質(zhì)量造成不合格的原因是由于電網(wǎng)本身原因還是由于電站原因，這樣可以進行具體的分析，相關(guān)判定依據(jù)都是按照國標來的。

然后是功率因數(shù)，這個測量直接用電能質(zhì)量測試儀直接可以測到。因為功率因數(shù)這項可以作為備選測試，因為設(shè)備參數(shù)都比較成熟，可以參照實驗室的數(shù)據(jù)（報告數(shù)據(jù)）。

下面一項是光伏方陣的絕緣性，用絕緣電阻測試儀測試，來作為判定依據(jù)就可以了。接地連續(xù)性也是很重要，對匯流箱、組件和逆變器每個關(guān)鍵設(shè)備的接地連續(xù)性進行測試。判定條件接觸電阻不高于100毫歐，且保證其他地電阻不高于4歐姆。防孤島配電壓接入測試可選的。最后檢測完了之后可以給出一個評估報告，可以包括電站基本信息，然后匯總，給出一個標準性能比，然后是質(zhì)量檢查、性能檢查的結(jié)果。

剛才介紹一下征求意見稿的內(nèi)容，這個標準的測試可以看他主要是以測試功率為基本依據(jù)，測試組件都是以功率的衰減。我們說電站我們關(guān)心實際上是發(fā)電量，是能耗的損失，能量到底損失到哪。關(guān)鍵用一個功率的點來測試，可能不是很完全。這個量是變化的，這個點的損耗不能代表一天。根據(jù)用戶的要求，我們檢測中心進行了能耗分析的測試，在電站的能耗是一個陣列方面，一個是匯流箱還有線損還有交流部分，整個能耗分析。更能夠很清楚的看到我們電站他的損耗到底該哪部分，能量損失到底是哪部分。

我們這個標準他和上面剛才介紹的并網(wǎng)光伏電站性能檢測與質(zhì)量評估技術(shù)規(guī)范的區(qū)別主要我們增加了電站的效率和能耗測試，另外增加了一個組件的實驗室測試，前面都是一樣的。這個能耗測試我們的測試項目包括一個是電站的效率測試，另外是測試單元的效率測試，測試單元的光伏方陣效率，組串的能量的轉(zhuǎn)換效率，還有匯流箱的能量轉(zhuǎn)換效率，方陣電纜能量損耗，直流柜到逆變器輸入端能量損耗，逆變器能量損耗，其他綜合能量損耗，發(fā)電效率和能效分析。

測試方法也是按照一個電站里頭分成單元，每個單元按照好、中、差分三個單元進行測試。因為我們檢測中心研發(fā)了一套現(xiàn)場測試設(shè)備，這個設(shè)備是數(shù)據(jù)監(jiān)控可以檢測到組串，每一個測試單元從組串開始它的電壓、電流，一直到匯流箱一直到直流柜和逆變器全部檢測，它的能耗分布很容易可以看到。還有一個氣象檢測的裝置，整個一套現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的系統(tǒng)。

這是一個實驗室，實驗室測試為什么說組件要拿到實驗室，現(xiàn)場測試的組件像衰減等等往往不是很準確，有時候不太準確的話有官司的話不太好。這個也是我們在檢測中客戶的需求，需要我們抽檢到實驗室，這個標準里我們自己增加了實驗室抽檢的項目。

這個是我們介紹了一些案例，我們用我們檢測中心制定的檢測規(guī)范對不同電站進行了測試，像BIPV，還有聚光，還有荒漠還有山地還有水面都進行了測試，至少測試了十個大型電站。

這里舉個例子，能效分析，測出來的電站它哪部分的能耗是多少，光伏電站的效率是多少。我們這個裝置還可以直接看出系統(tǒng)哪塊不好，因為組串我們都測試了，組串他的轉(zhuǎn)換效率，從這個圖上可以看出來，這些都是差不多，突然一個點很低，這個有問題，把這個點找到，這個組串測出來，應(yīng)該是20個組件一串，測出來這兩個非常低，一個是18，一個是22，那就接錯了。匯流箱也是他有突出的點，他的能效，它的PR，它的轉(zhuǎn)換效率應(yīng)該一樣，他不一樣也是有問題。你繼續(xù)查，可以查出問題。謝謝大家。（根據(jù)錄音整理，未經(jīng)本人審閱）