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光伏組件IV測(cè)試特性曲線分析
光伏組件特性曲線又叫IV曲線，這個(gè)曲線是分析光伏組件發(fā)電性能的重要依據(jù)。一般情況下，組件出廠時(shí)都要進(jìn)行IV曲線測(cè)試，以便確定組件的電性能是否正常和功率大小。但是在電站安裝完成后很少人會(huì)再去對(duì)陣列進(jìn)行IV曲線測(cè)試，所以從萊科斯從業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看我認(rèn)為太陽(yáng)能電池光伏組件IV測(cè)試儀是非常有必要的。
光伏電站中出現(xiàn)光伏組件發(fā)電性能問(wèn)題的電站占總電站數(shù)量的比例至少在10%以上，只有進(jìn)行了IV曲線測(cè)試并進(jìn)行認(rèn)真分析，才能確保光伏陣列安裝后的質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題。
光伏組件的電性能故障一般不會(huì)導(dǎo)致光伏電站停止發(fā)電或者安全事故，只會(huì)降低發(fā)電效率，按相關(guān)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)發(fā)電效率下降5%以上時(shí)，電站質(zhì)量就判定為不合格。
雖然通過(guò)特性曲線可以發(fā)現(xiàn)組件的問(wèn)題，但是如果想進(jìn)一步解決問(wèn)題，還需要對(duì)特性曲線進(jìn)行認(rèn)真的分析才能找到原因。
光伏組件的特性曲線異常通常是有以下原因造成的：灰塵遮擋、個(gè)別電池片破碎、組件參數(shù)不匹配、旁路二極管短路等。
下圖是光伏組件的特性曲線，正常的時(shí)候這個(gè)曲線是很平滑的，而且可以明顯看到有三個(gè)部分，首先部分是“水平線”（近乎水平，只有一點(diǎn)點(diǎn)下降），第二部分是“膝蓋”（近乎圓弧），第三部分是“墻”（近乎垂直）。
圖1 光伏組件特性曲線
如果光伏組件有故障，那么整個(gè)光伏陣列的特性曲線就會(huì)出現(xiàn)異常，以下我們以實(shí)際的例子對(duì)上面的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的講解。
在對(duì)光伏陣列進(jìn)行測(cè)試前，我們需要先把組件的灰塵清理干凈，然后再對(duì)光伏陣列進(jìn)行I-V曲線掃描，由于在戶外測(cè)試時(shí)，測(cè)試結(jié)果容易受環(huán)境變化影響，為確保結(jié)果真實(shí)可靠，我們對(duì)同一個(gè)光伏陣列要測(cè)試三次以上。現(xiàn)在市場(chǎng)上有很多儀器可以對(duì)光伏陣列的I-V特性曲線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，本文提供的光伏曲線案例全部是通過(guò)蘇州萊科斯公司生產(chǎn)的I-V400測(cè)試儀得到的。
01 - 多膝蓋
“多膝蓋”，從這個(gè)曲線可以知道光伏陣列中有個(gè)別組件的旁路二極管已經(jīng)短路，原因可能是以下：光伏組件被陰影遮擋、部分電池片損壞、組件旁路二極管損壞、個(gè)別組件的功率偏低
；
圖2 第1種異常情況案例
02 - 短路電流偏小
短路電流偏小，原因可能是組件功率衰減，也可能是測(cè)試時(shí)操作不當(dāng)（比如，輻照度計(jì)放置傾角不正確，測(cè)試時(shí)太陽(yáng)光強(qiáng)變化過(guò)快造成的；
圖3 第2種異常情況案例
03 - 開(kāi)路電壓過(guò)低
開(kāi)路電壓過(guò)低，原因可能是以下：ＰＩＤ效應(yīng)、部分光伏組件被*遮擋、旁路二極管損壞等，還有可能是測(cè)試時(shí)操作不當(dāng)（比如：溫度測(cè)量不準(zhǔn)確）造成的；
圖4 第3種異常情況案例
04 - 膝蓋變形
“膝蓋變形”，表現(xiàn)為開(kāi)路電壓和短路電流都正常，但是填充因子偏低，造成這種情況的原因可能是組件老化，也可能是第5和第6種異常同時(shí)發(fā)生造成的。
圖5 第4種異常情況實(shí)例
05 - “墻”傾斜角度變小
“墻”傾斜角度變小，造成這種情況的原因可能是以下：光伏組件連接電纜電阻過(guò)大，連接器電阻過(guò)大，電池片的串聯(lián)電阻過(guò)大等。
圖6 第5種異常情況實(shí)例
06 - “水平線”傾角過(guò)大
“水平線”傾角過(guò)大，造成這種情況的原因可能是以下：組串的短路電流不匹配、電池片的并聯(lián)電阻過(guò)大、陰影遮擋。
以下是電站實(shí)際測(cè)試過(guò)程遇到的實(shí)際案例：
圖7 第1和第6種異常情況實(shí)例
圖8 第6種異常情況實(shí)例
組件實(shí)際參數(shù)與標(biāo)稱值不匹配實(shí)例
通過(guò)分析光伏陣列IV曲線測(cè)試儀形狀不僅可以初步確定光伏組件的發(fā)電性能是否正常，還可以查找到有故障的光伏組件，從而更換故障組件解決問(wèn)題，但是卻不能進(jìn)一步確定造成組件損壞的原因。
光伏組件出廠后經(jīng)過(guò)運(yùn)輸、搬運(yùn)、安裝才能使用，如果在使用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)發(fā)電量偏低后才來(lái)查找原因是不適當(dāng)?shù)模驗(yàn)槿魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)的失誤都會(huì)造成組件損傷。所以我們建議在光伏組件安裝前對(duì)組件進(jìn)行抽樣測(cè)試，在光伏組件安裝固定后用IV曲線測(cè)試儀對(duì)光伏陣列進(jìn)行全部測(cè)試。