一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，所述测试系统包括光伏模块、光伏模块选择器、滤波器、转换器、多组串式逆变器、电流‑电压特性曲线测试仪、辐照强度测试仪、环境参数传感器与数据采集仪、热电偶、热电偶选择器以及处理系统。所述测试系统通过对户外工作条件下多种光伏组件或光伏组件串的交直流电学参数、环境参数的测试与比对，可以准确得出各种光伏组件在不同气候环境下的发电特性与衰减状况。本发明专利技术可以测试光伏组件或光伏组件串在真实并网条件下的各项参数而不影响其正常工作发电，测试结果精确可靠，可以系统评测光伏组件或光伏组件串的发电特性、可靠性与衰减状况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏测试领域，特别涉及一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭，新能源受到全世界的关注。太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁可再生能源，其中光伏发电技术作为太阳能利用的重要方向将会在未来能源行业发挥重要的作用。光伏发电产业的大发展已经势不可挡，这也为光伏系统和组件的发电量和衰减特性评估提出了更高的要求。本专利技术中，对每一个发电的基本单元称之为太阳电池，对应英文中的“Solar cell”，将若干单体太阳电池串、并联连接和严密封装组成的发电单元称之为光伏组件或太阳能电池板，对应英文中的“Photovoltaic module”，简写为PV module，将多个光伏组件以串联方式连接形成的发电系统最小单元称为光伏组件串，对应英文中的“Photovoltaic string”，由若干个光伏组件在机械和电气上按一定方式组装在一起并且具有固定的支撑结构而构成的直流发电单元称之为光伏列阵，对应英文中的“Photovoltaic array”，本专利技术的文件中对名称的差异不再做单独解释和说明。光伏组件的发电特性与衰减状况评估测试中，光伏组件的室内标准测试必不可少，但其并不能完全反映光伏组件在实际工作中的发电与衰减状况，需要与户外测试相结合。户外测试方法有多种，现国内外使用的方法主要是光伏组件在离网情况下进行曝晒实验或是在并网状况下功率的输出统计。户外曝晒实验只是间断性的对光伏组件进行I-V曲线的扫描，数据虽然较为精确，但是却缺乏了真实的并网条件，且不是持续功率输出，和组件在正常工作状况下随工作时间的功率衰减状况也大不相同；测量光伏组件在并网条件下的交直流输出，一般使用集中型逆变器、组串型逆变器或微型逆变器，实验原理如图1，主要测量一端口的直流数据与二端口的交流数据，而直流数据受逆变器MPPT的追踪精度影响，交流数据受电网波动与逆变器自身动态效率影响，所测数据误差较大且难以修正。而中国专利201010046547.7《具有光伏阵列IV测试功能的光伏并网逆变器及测试方法》中，在光伏阵列与逆变器之间并联一个滤波电容，在阵列测试时须将光伏阵列与电容断开，待电容放电结束后逆变器与电网断开，光伏阵列重新对电容充电，测试充电过程中的电压电流变化曲线，从而得到光伏阵列的I-V特性，整个测试过程中经过多次开关闭合，且逆变器与电网断开后重新连接工作恢复时间过长，逆变器有时甚至无法正常启动，严重影响实验数据的采集，另外测试系统控制电路复杂，测量精度不够，一般只适用于光伏阵列故障检测；中国专利201110068401.7《基于实证示范建立光伏电站测试诊断和预测数据库的方法》中使用了多种光伏组件与逆变器进行测试，并对光伏组件的交直流数据进行记录，这种方法所得的数据过于依赖诸如MPPT效率、逆变器逆变效率等因素的影响，特别是动态变化难以测量，不能客观反映光伏组件的实际发电能力，一般仅适用于测试光伏逆变器的效能。纵观国内外已有研究成果，光伏组件测试方法还存在很多问题：第一，对光伏发电的特性认识不全面，系统设计和构建不合理，正确且精准地估计光伏组件的发电状况与衰减特性的机制还不够完善；第二，各种光伏组件电学参数不尽相同，甚至有较大差异，由于系统设计与测试设备的局限性，各种组件的测试方法不同，数据兼容性差；第三，电池的制造技术不断更新，原材料和组件结构也在不断改变，但是相应的可靠性与衰减特性研究却相对落后，一个时效性强、可正确预测光伏组件衰减状况的系统亟需建立。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，在多个具有特征性气候条件地区进行安装，通过对户外工作条件下多种光伏组件或组件串的交直流电学参数、环境参数的测试与比对，可以准确得出其在不同气候环境下的发电特性与衰减状况。测试体系建立后，可以系统评测光伏组件或组件串的发电特性、可靠性与衰减状况，研究其功率输出和环境条件的关联性，以及完善光伏组件发电量预测理论模式和预测方法。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，所述测试系统包括：光伏模块、光伏模块选择器、滤波器、转换器、所述数据采集装置、多组串式逆变器、电流-电压特性曲线测试仪、以及处理系统；所述光伏模块选择器连接于所述光伏模块，用于断开任意一路光伏模块与多组串式逆变器的连接，并将光伏模块连接到电流-电压特性曲线测试仪上进行测试；所述滤波器连接于所述光伏模块选择器及转化器之间，用于隔离直流侧与交流侧噪声，降低系统的噪声干扰；所述转换器连接于所述光伏模块选择器，用于使光伏模块在最大输出功率位置工作；所述多组串式逆变器连接于所述转换器，用于对多路不同光伏模块进行统一逆变并网，在一个光伏模块通过组件选择器转换至电流-电压特性曲线测试仪进行测试至测试结束后恢复到与逆变器连接的过程中，所述多组串式逆变器始终保持直流-交流变换的工作状态；所述电流-电压特性曲线测试仪连接于所述光伏模块选择器，用于在离网状态下测试光伏模块的直流输出I-V特性曲线；所述数据采集装置用于采集光伏模块的环境参数、温度及太阳辐照强度；所述处理系统连接于所述电流-电压特性曲线测试仪以及数据采集装置，用于记录每一个光伏模块的交流发电量和直流输出特性参数，得到其在实际环境条件下的发电量信息，通过环境参数、温度和太阳辐照强度等参数对光伏模块发电参数的校正处理，得到光伏模块的直流和交流输出特性，以此获得光伏模块的发电特性以及衰减率。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，所述光伏模块的数量为多个，所述光伏模块为光伏组件、光伏组件串及光伏阵列，所述光伏组件的种类包括单晶硅组件、多晶硅组件、非晶硅薄膜组件、HIT组件、砷化镓组件、碲化镉组件、铜铟镓硒组件中的一种或两组以上组合。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，多个光伏模块通过所述转换器进行最大功率点跟踪，并把光伏模块的直流电压调节到系统设计的电压值，并入多组串式逆变器的直流母线，汇入同一逆变单元进行逆变并网。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，所述转换器所使用的最大功率点算法与多组串式逆变器配合实现光伏模块在直流测试前后多组串式逆变器对应通道的不间断正常工作。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，所述转换器的主电路包括升压电路、降压电路或升/降压斩波电路中的一种。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，所述转换器与多组串式逆变器集成为一体或分开设置。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，所述多组串式逆变器选用为两个或者两个以上通道的多组串式逆变器，在一个光伏模块通过光伏模块选择器转换至电流-电压特性曲线测试仪进行测试至测试结束后恢复到与逆变器连接的过程中，多组串式逆变器始终保持直流-交流变换的工作状态。作为本专利技术的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的一种优选方案，所述光伏模块与所述多组串式逆变器断开后所测的离散电流-电压(I-V)数据或功率数据通过并网状态下多组串式逆变器的功率曲线趋势，采用非线性插值法进行修正。作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：光伏模块、光伏模块选择器、滤波器、转换器、所述数据采集装置、多组串式逆变器、电流‑电压特性曲线测试仪、以及处理系统；所述光伏模块选择器连接于所述光伏模块，用于断开任意一路光伏模块与多组串式逆变器的连接，并将光伏模块连接到电流‑电压特性曲线测试仪上进行测试；所述滤波器连接于所述光伏模块选择器及转化器之间，用于隔离直流侧与交流侧噪声，降低系统的噪声干扰；所述转换器连接于所述光伏模块选择器，用于使光伏模块在最大输出功率位置工作；所述多组串式逆变器连接于所述转换器，用于对多路不同光伏模块进行统一逆变并网，在一个光伏模块通过组件选择器转换至电流‑电压特性曲线测试仪进行测试至测试结束后恢复到与逆变器连接的过程中，所述多组串式逆变器始终保持直流‑交流变换的工作状态；所述电流‑电压特性曲线测试仪连接于所述光伏模块选择器，用于在离网状态下测试光伏模块的直流输出I‑V特性曲线；所述数据采集装置用于采集光伏模块的环境参数、温度及太阳辐照强度；所述处理系统连接于所述电流‑电压特性曲线测试仪以及数据采集装置，用于记录每一个光伏模块的交流发电量和直流输出特性参数，得到其在实际环境条件下的发电量信息，通过包括环境参数、温度和太阳辐照强度的参数对光伏模块发电参数的校正处理，得到光伏模块的直流和交流输出特性，以此获得光伏模块的发电特性以及衰减率。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于，所述测试系统包括：光伏模块、光伏模块选择器、滤波器、转换器、所述数据采集装置、多组串式逆变器、电流-电压特性曲线测试仪、以及处理系统；所述光伏模块选择器连接于所述光伏模块，用于断开任意一路光伏模块与多组串式逆变器的连接，并将光伏模块连接到电流-电压特性曲线测试仪上进行测试；所述滤波器连接于所述光伏模块选择器及转化器之间，用于隔离直流侧与交流侧噪声，降低系统的噪声干扰；所述转换器连接于所述光伏模块选择器，用于使光伏模块在最大输出功率位置工作；所述多组串式逆变器连接于所述转换器，用于对多路不同光伏模块进行统一逆变并网，在一个光伏模块通过组件选择器转换至电流-电压特性曲线测试仪进行测试至测试结束后恢复到与逆变器连接的过程中，所述多组串式逆变器始终保持直流-交流变换的工作状态；所述电流-电压特性曲线测试仪连接于所述光伏模块选择器，用于在离网状态下测试光伏模块的直流输出I-V特性曲线；所述数据采集装置用于采集光伏模块的环境参数、温度及太阳辐照强度；所述处理系统连接于所述电流-电压特性曲线测试仪以及数据采集装置，用于记录每一个光伏模块的交流发电量和直流输出特性参数，得到其在实际环境条件下的发电量信息，通过包括环境参数、温度和太阳辐照强度的参数对光伏模块发电参数的校正处理，得到光伏模块的直流和交流输出特性，以此获得光伏模块的发电特性以及衰减率。2.根据权利要求1所述的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于：所述光伏模块的数量为多个，所述光伏模块为光伏组件、光伏组件串及光伏阵列，所述光伏组件的种类包括单晶硅组件、多晶硅组件、非晶硅薄膜组件、HIT组件、砷化镓组件、碲化镉组件、铜铟镓硒组件中的一种或两组以上组合。3.根据权利要求1所述的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于：多个光伏模块通过所述转换器进行最大功率点跟踪，并把光伏模块的直流电压调节到系统设计的电压值，并入多组串式逆变器的直流母线，汇入同一逆变单元进行逆变并网。4.根据权利要求1所述的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于：所述转换器所使用的最大功率点算法与多组串式逆变器配合实现光伏模块在直流测试前后多组串式逆变器对应通道的不间断正常工作。5.根据权利要求1所述的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于：所述转换器的主电路包括升压电路、降压电路或升/降压斩波电路中的一种。6.根据权利要求1所述的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其特征在于：所述多组串式逆变器选用为两个或者两个以上通道的多组串式逆变器，在一个光伏模块通过光伏模块选择器转换至电流-电压特性曲线测试仪进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘正新，高祺，季良俊，张雅婷，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31