光伏组件测试仪计量关键技术及标准研究袁五辉

光伏组件测试仪计量关键技术及标准研究袁五辉

袁五辉刘海波

(武汉爱疆科技有限公司430070)

摘要：光伏组件测量仪器，是计量光伏组件功率的重要仪器，它的应用不仅是行业内的整个过程中一项重要内容，而且其科学的应用也会关系到日后光伏行业的健康、稳定发展。本文主要针对光伏组件测量仪的相关技术要求，简要做下分析，以期对于光伏行业的稳健发展，有所启发。

关键词：光伏组件测试计量器关键技术标准研究

光伏组件测试仪器是反应光伏组件功率的重要参考指标，其涉及到的关键性能参数主要有光谱匹配度、辐照度不均及辐照度不够稳定等，根据这些实际存在的问题，本文简要分析光伏测量仪的相关测量要点，并且提出几种可改善的实际应用测量装置，即辐照度均匀稳定性测量装置、光谱匹配度标准测量装置、光谱仪余弦特性测量装置及光谱仪温度特性测量装置，并对于这种装置相关技术要点做下分析。

一、光伏行业的诞生

当前，光伏产业是一项具有巨大潜力的产业，在开发利用过程中，不仅有效缓解了当前能源危机，让生态环境的可持续发展得到了保障，而且是继互联网、微电子技术后新诞生的又一新型行业。

为了解决光伏产业发展中的控制领域的量传、测试等难题，提升我国光伏产业的综合实力，相关部门也在响应国家号召的前提下砥砺前行，积极开展光伏产业发展的量值传递及应用，关键参数的测试工作，并且从当前研究来看也已经取得了可喜成绩。

二、光伏组件测量仪计量设计中各环节要点

产业的发展离不开核心技术，而在光伏产业发展过程中，而对于组件的测试仪计量工作，是不可忽视的一个重要环节，我企在对于测试仪计量相关技术点研究上，也参考了诸多资料，使相关技术符合先进行业技术标准。

1.氙灯电源控制系统设计

光伏组件测试仪设计过程中需要模拟脉冲氙灯模拟太阳光，因此，需要对氙灯电源进行控制，以便于符合所需要求，具体过程会涉及以下几个要素：（1）充电电压，充电电压对于测试光强度影响相对紧密，因此，需要对于光强进行精密控制（2）闪光的脉冲宽度，根据测试要求和光伏组件特点来控制脉冲宽度（3）氙灯主开关电源的开关控制（4）高压触发电源的开关装置（5）主开关电源当前电压监控（6）高压触发电源当前电压监控（7）闪光的触发开关每次对于测试光伏组件都需要进行闪光触发，因此需要一个脚踏开发来进行触发控制（8）闪光触发及电子负载开关的延长时间配置

氙灯电源控制系统一般由充电电路，镇流电路及电压充放电等模块所构成。由于整个控制系统中参量相对较多，因此，可以在设计中装置一个单片机，以便于上层软件得益于氙灯电源科学控制。由于设计中，闪光触发是一个脚踏开关，因此，可以直接连接于氙灯电源单片机的IO上。氙灯是一种内部充满疝气的闪光电灯及光电管，其化学性质相对稳定，不易燃烧，有利于制成高压触发电路。

2.光伏组件测试仪对于光辐照度不均匀检测系统设计

光伏组件测试仪上的太阳能模拟器，一般可分为两种，一种是稳态太阳能模拟器，一种是脉冲式模拟器，而两种设备在使用过程中也各有不同的优缺点。由于稳态太阳模拟器的功耗相对较大，效应明显，因此在测试一段时间后容易引发测试温度的上升，及组件本身温度上升，而根据IEC60904-9相关标准规定，测试环境中实际温度应保持在25度以下，因此，由于稳态太阳能模拟器很难解决热效应实际应用问题，因此在当前光伏组件产业中也逐渐被淘汰了，在多数组件厂多使用脉冲模拟器来替代。这种类型的模拟器，不仅具有一定的可调节性，而且符合相关标准测试条件。由于脉冲模拟器，闪光时间相对较短，且在标准要求下采用400cm2以下的探测器，很难在一次闪光后完成1.1x2.2m2的辐照数据采集，因此，当前常采用多次测量求平均值的方式，来计算辐照的不均匀性。但是，这种检测方式也存在一定的局限性，要求每次发光强度相同，因此，采用多次闪光检测设备辐照的不均匀性存在一定的误差，为了解决这一问题，本文设计中采用ARM的一次闪光采集数据，来检测设备辐照的不均匀性。

三、光伏组件测量技术创新点

随着光伏产业的快速发展，当前在全球范围内光伏产能已经占有较高市场份额，其总产值也已经超过预期。光伏行业市场快速发展中，产能无疑有了快速提升，而与之相匹的光伏组件测量方法、计量标准及量传体系等都有待建立，组件功率量值标准不能够做到规范统一，准确性有待提升。纵使在行业市场上，已经出现多品类测试仪器，由于缺乏相应的标准规范，从而让其所测得的数据没有科学的保障，而以次充好的情况时有发生，这在一定程度上不仅损害了企业的经济效益，而且也会涉及到企业的信誉问题，对于未来企业的稳定发展带来阻碍。

本文针对行业内测量仪存在的相关问题，做出了严密分析，并在此基础上给出了相应的测量解决方案，并且提出相关计量标准的设计要点，在此基础上建立起了能够满足我国光伏行业快速发展的量值传递体系，并切实做到了深入一线进行工作的计量技术服务，从而切实解决了传统光伏产业发展中涉及到的关键设备计量问题，为了我国光伏产业战略性发展，提供了更多发展可能。

1.根据光伏组件测试仪计量中的相关问题，本文提出了一套科学的准确技术解决方案，且经过实际应用发现相关数据科学合理、步骤准确，有效解决了光伏行业的关键设备计量问题，在光伏行业发展中，值得推荐。光伏组件测试仪中的瞬态脉冲光源，是采用氙灯设计的，在极短时间内可以复制一个太阳常数的辐照度量级。

测量过程中，由于光谱与脉冲光源光轴不重合而进行余弦修正引入的不确定度u2=0.7%，由于光谱仪与脉冲光源重复性测量引入的不确定度u3=0.6%，由于光谱仪温度变化引入的不确度u4=0.6%。同时该套光伏组件测试仪计量装置，已经经过实际检测，所得到的测量数据较为准确，并获得了市场一致认可，可在广泛组件功率检测中广泛使用。

2.该项自主研发的光伏组件测试仪器装置，具有一定的稳定性、测试速度相对较快、适应能力强，一定程度上很好的解决了相关计量问题，从而改善了传统光伏组件中存在的不足。

四、结语

总而言之，光伏组件测试仪计量，光伏行业发展中占有重要的作用，本文针对光伏组件测量仪计量中的一些问题，也做出了相应分析，并结合当前研究情况做出一套相对完善的光伏组件测试计量装置，并且该装置经过实际测试，也已经取得了一定成绩，下一步可在市场中进行推广使用。从当前国内光伏组件行业来看，相关技术及应用中，已经能够与传统能源相比肩，并且光伏企业也成为市场值得瞩目的企业，因此，本文希望在不断的技术突破中，能够取得行业发展的新机遇，从而为我国能源事业发展贡献新的力量。

参考文献：

[1]赖其涛.高精度光伏组件测试仪电控系统设计[J].自动化仪表,2019,40(01):24-26.

[2]彭乐乐,张雯柏,郑树彬,陈金胜,陈兴杰.一种环境变化下的高效率光伏组件最大功率点跟踪方法[J].太阳能学报,2019,40(05):1262-1266.

[3]赖其涛,王元月.光伏组件测试仪的光辐照度不均匀性检验系统的研究和设计[J].计算机测量与控制,2017,25(04):25-27.

[4]颜奕,黄宇,陈鸣,王自鑫.基于电容阵列I-V测试仪的光伏STC曲线拟合研究[J].电子测量与仪器学报,2017,31(02):272-279.

[5]林剑春.光伏组件用太阳模拟器I-V测试仪校准方法研究[J].质量技术监督研究,2015(03):6-9+13.

[6]时素铭.光伏组件输出特性测试仪[D].北京交通大学,2016.