CN106130480A - 一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统

技术领域

本发明属于光伏测试领域，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。

背景技术

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。本发明中，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PVmodule，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”，本发明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。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明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，本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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。

作为本发明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，所述数据采集装置包括辐照度测试仪、环境参数传感器、数据采集仪、热电偶以及热电偶选择器。

优选地，所述辐照强度测试仪为两个全局辐照度测试仪，一个安装在水平面上，另一个安装在光伏模块平面上。

进一步地，所述辐照度测试仪为热电堆辐照计、标准太阳电池或分光光谱仪。

优选地，所述热电偶用于测试光伏模块温度，且每一通道至少有一个热电偶；所述热电偶选择器用于为光伏模块进行直流测试时，选择对应通道热电偶进行同步测试。

进一步地，连接测量光伏模块温度的热电偶和热电偶选择器的各热电偶导线的长度和线径完全相同，避免由于传输误差所引起的温度测量误差，从而导致利用温度系数校准时所引起的光伏模块输出特性误差。

优选地，所述环境参数传感器包括环境温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光谱传感器、风向风速传感器、雨量传感器中的一种或两种以上组合；所述数据采集仪采集环境参数传感器的数据以及辐照度测试仪的数据。

作为本发明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，连接光伏模块和光伏模块选择器之间以及光伏模块选择器和多组串式逆变器之间的直流传输导线的长度和线径完全相同，避免由于导线损失差异所引起的系统测量误差。

作为本发明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，光伏模块和光伏模块选择器之间以及光伏模块选择器和电流-电压特性曲线测试仪之间的连接均采用四线制，即光伏模块的正极和负极分别采用并行的双导线同时接入电流-电压特性曲线测试仪进行测量，避免由于直流传输所引起的测量误差。

作为本发明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，所述光伏模块所处的环境参数以及所接受的太阳光辐照量在同一个时钟条件下同步测量，通过温度系数和辐照量参数对光伏模块的直流输出和交流发电特性进行校正处理，得到光伏模块在恒定条件或者标准条件下的交流和直流发电特性参数，由此得到光伏模块的输出特性。

作为本发明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，所述光伏模块通过光伏模块选择器同时与转换器、多组串式逆变器以及电流-电压特性曲线测试仪相连接，通常状态下，所述光伏模块通过转换器调节直流功率和电压输出，并入多组串式逆变器的直流母线，进行逆变并网，通过光伏模块选择器把光伏模块从多组串式逆变器断开，转换到电流-电压特性曲线测试仪进行直流输出参数测量，同时测量光伏模块所处的环境参数以及所接收的太阳光辐照量，进行校正处理得到光伏模块的发电特性和衰变信息。

本发明的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统按如下方式运行：

各种光伏组件或光伏组件串正常状况下通过转换器接入多组串式逆变器并网工作，各光伏组件或光伏组件串均工作在最大功率点，在每一循环测试中，一路光伏组件或光伏组件串轮流与对应转换器断开，通过光伏模块选择器与电流-电压特性曲线测试仪连接测试并记录直流电学参数，直至所有光伏组件或光伏组件串测试完成，隔单位时间进入下一循环，在整个测试阶段各环境参数与光伏组件温度被同步测试。

结合电流-电压特性曲线测试仪数据与环境参数，通过分类对比与控制变量分析各环境因素对光伏组件发电量的影响；通过多组串式逆变器记录的功率曲线趋势补正电流-电压特性曲线测试仪直流数据,通过积分获得光伏组件实际发电功率并评估其发电能力；结合长期户外测试可以分析得出光伏组件衰减特性与失效性数据信息。

如上所述，本发明的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，具有以下有益效果：

1)在具有各种典型气候条件的地区建立系统，所测数据具有代表性，有助于光伏组件在各种气候条件下的失效机理研究；

2)光伏组件测试过程主要采用的户外数据采集方案是在并网状态下，不同种类的光伏组件或光伏组件串依次与电网断开，通过同一台电流-电压特性曲线测试仪扫描，然后再重新接入多组串式逆变器并网工作，可以在不影响光伏组件或组件串日常逆变发电状况下准确测试其在直流侧的发电信息与衰减状况；

3)使用电流-电压特性曲线测试仪记录光伏组件在断网状况下的数据，不受电网波动与逆变器效率等因素对光伏组件的影响；

4)在转换器与光伏模块选择器之间通过滤波器去除因转换器与多组串式逆变器带来的噪声干扰，使得扫描测试结果更为准确；

5)对不同种类与电学参数的光伏组件或光伏组件串采用相同的数据采集设备与方法，对比数据具有兼容性，可以排除其他影响因素；

6)采集数据准确，由于在直流侧采用电流-电压特性曲线测试仪，系统硬件与软件造成的误差可以有效降低；

7)光伏组件或光伏组件串的电学性能参数与环境气象参数同时钟同步采集，功率参数的辐照度校正与温度校正更精确。

附图说明

图1显示为现有技术中的一种光伏组件测试系统结构图。

图2显示为本发明的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的结构图。

图3显示为本发明的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的工作方法流程图。

元件标号说明

1 光伏模块

2 光伏模块选择器

3 滤波器

4 转换器

5 多组串式逆变器

6 电流-电压特性曲线测试仪

7 辐照强度测试仪

8 环境参数传感器

9 数据采集仪

10 热电偶

11 热电偶选择器

12 处理系统

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图2～图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例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1、光伏模块选择器2、滤波器3、转换器4、所述数据采集装置、多组串式逆变器5、电流-电压特性曲线测试仪6、以及处理系统12。

所述光伏模块1的数量为多个，所述光伏模块1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。

所述光伏模块选择器2连接于所述光伏模块1，用于断开任意一路光伏模块1与多组串式逆变器5的连接，并将光伏模块1连接到电流-电压特性曲线测试仪6上进行测试。

作为示例，所述滤波器3连接于所述光伏模块选择器2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，使测试结果稳定准确。

作为示例，多个光伏模块1通过所述转换器4进行最大功率点跟踪，并把光伏模块1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5的直流母线，汇入同一逆变单元进行逆变并网。

所述转换器4连接于所述光伏模块选择器2，用于使光伏模块1在最大输出功率位置工作；

作为示例，所述转换器4所使用的最大功率点算法与多组串式逆变器5配合实现光伏模块1在直流测试前后多组串式逆变器5对应通道的不间断正常工作。所述转换器4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。

所述多组串式逆变器5连接于所述转换器4，用于对多路不同光伏模块1进行统一逆变并网，在一个光伏模块1通过组件选择器转换至电流-电压特性曲线测试仪6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5始终保持直流-交流变换的工作状态。

作为示例，所述多组串式逆变器5选用为两个或者两个以上通道的多组串式逆变器5，在一个光伏模块1通过光伏模块选择器2转换至电流-电压特性曲线测试仪6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5始终保持直流-交流变换的工作状态，避免了使用集中式逆变器时，由于直流断路和重新连接时对逆变器造成的冲击以及由于直流断路所造成的较长工作恢复时间，影响组件或者组件串的发电工作状态，所述转换器4与多组串式逆变器5集成为一体或分开设置。

作为示例，所述光伏模块选择器2、转换器4和多组串式逆变器5的数量可以根据需要进行增设，其中，光伏模块选择器2采用级联方式与电流-电压特性曲线测试仪6相连接，实现所有通道循环测试。

所述电流-电压特性曲线测试仪6连接于所述光伏模块选择器2，用于在离网状态下测试光伏模块1的直流输出I-V特性曲线，由于不同种类光伏组件的电学参数如V_oc、I_sc等可能有较大差异，在光伏组件串的组合中也不可能完全消除，电流-电压特性曲线测试仪6需根据光伏组件串的V_oc、I_sc、P_mpp等参数进行分档，并在测试中自动切换。

所述数据采集装置用于采集光伏模块1的环境参数、温度及太阳辐照强度。

作为示例，所述数据采集装置包括辐照度测试仪7、环境参数传感器8、数据采集仪9、热电偶10以及热电偶选择器11。其中，所述辐照强度测试仪7为两个全局辐照度测试仪，一个安装在水平面上，另一个安装在光伏模块1平面上。进一步地，所述辐照度测试仪7为热电堆辐照计。所述热电偶10安装于光伏模块1，用于测试光伏模块1温度，且每一通道至少有一个热电偶10；所述热电偶选择器11用于为光伏模块1进行直流测试时，选择对应通道热电偶10进行同步测试。所述环境参数传感器8包括环境温度传感器、湿度传感器、气压传感器、光谱传感器、风向风速传感器、雨量传感器中的一种或两种以上组合；所述数据采集仪9采集环境参数传感器8的数据以及辐照度测试仪7的数据。

在本实施例中，连接测量光伏模块1温度的热电偶10和热电偶选择器11的各热电偶导线的长度和线径完全相同，避免由于传输误差所引起的温度测量误差，从而导致利用温度系数校准时所引起的光伏模块1输出特性误差。

所述处理系统12连接于所述电流-电压特性曲线测试仪6以及数据采集装置，用于记录每一个光伏模块1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1的直流和交流输出特性，以此获得光伏模块1的发电特性以及衰减率。

作为示例，所述光伏模块1与所述多组串式逆变器5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5的功率曲线趋势，采用非线性插值法进行修正。

作为示例，所述光伏模块1所处的环境参数以及所接受的太阳光辐照量在同一个时钟条件下同步测量，通过温度系数和辐照量参数对光伏模块1的直流输出和交流发电特性进行校正处理，得到光伏模块1在恒定条件或者标准条件下的交流和直流发电特性参数，由此得到光伏模块1的衰变信息。

作为示例，所述光伏模块1通过光伏模块选择器2同时与转换器4、多组串式逆变器5以及电流-电压特性曲线测试仪6相连接，通常状态下，所述光伏模块1通过转换器4调节直流功率和电压输出，并入多组串式逆变器5的直流母线，进行逆变并网，通过光伏模块选择器2把光伏模块1从多组串式逆变器5断开，转换到电流-电压特性曲线测试仪6进行直流输出参数测量，同时测量光伏模块1所处的环境参数以及所接收的太阳光辐照量，进行校正处理得到光伏模块1的发电特性和衰变信息。

作为示例，连接光伏模块1和光伏模块选择器2之间以及光伏模块选择器2和多组串式逆变器5之间的直流传输导线的长度和线径完全相同，避免由于导线损失差异所引起的系统测量误差。

作为示例，光伏模块1和光伏模块选择器2之间以及光伏模块选择器2和电流-电压特性曲线测试仪6之间的连接均采用四线制，即光伏模块1的正极和负极分别采用并行的双导线同时接入电流-电压特性曲线测试仪6进行测量，避免由于直流传输所引起的测量误差。

另外，所述处理系统12可以选用为计算机或者计算机中一部分实现。

在本实施例中，所述光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统按如下方式运行：

各种光伏组件或组件串正常状况下通过转换器4接入多组串式逆变器5并网工作，各光伏组件或组件串均工作在最大功率点，在每一循环测试中，一路光伏组件或光伏组件串轮流与对应转换器4断开，通过光伏模块选择器2与电流-电压特性曲线测试仪6连接测试并记录直流电学参数，直至所有光伏组件或组件串测试完成，隔单位时间进入下一循环，在整个测试阶段各环境参数与光伏组件温度被同步测试，其中光伏组件温度通过热电偶选择器11由电流-电压特性曲线测试仪6依次对应测试。

结合电流-电压特性曲线测试仪6数据与环境参数，通过分类对比与控制变量分析各环境因素对光伏组件或组件串发电量的影响；通过多组串式逆变器5记录的功率曲线趋势补正电流-电压特性曲线测试仪6直流数据,通过积分获得光伏组件实际发电功率并评估其发电能力；结合长期户外测试可以分析得出光伏组件可靠性与失效性数据信息。

如图3所示，本实施例的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统的实验数据使用方法为：以单一光伏组件串为例，若一日内日照时长为T，每次循环测试周期时间为t，则一日内对该光伏组件串所采点数为T/(n*t)，n为所测光伏模块总数，选取每一测试点±t区间内的多组串式逆变器5连续功率数据，比对该组数据与直流测试点功率值，利用非线性差值法对整个直流功率测试曲线进行补正，获取光伏组件或组件串真实发电能力曲线。

光伏组件发电能力校正为标准测试条件的计算公式为：

$P_{STC}=P\frac{1000}{G}\[1+\mathrm{\γ}(25-T)\]$

其中，P_stc转化为地面光伏组件标准测试条件(STC条件)下功率值，P为实际功率值，G为组件平面辐照度，T为组件温度，γ为组件最大功率温度系数。光伏组件的性能与衰减用PR值(性能比)来表征，计算公式由标准IEC-61724确定。

实施例2

如图2～图3所示，本实施例提供一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的区别在于，辐照度修正由标准太阳电池替代，由于标准太阳电池反应灵敏，辐照度的修正更为准确，在本实施例中标准电池安装面为光伏组件平面，光伏组件发电能力用功率标准值计算公式为：

$P_{STC}=P\×\frac{I_{sc\left(stc\right)}}{I_{sc}}\×\frac{1}{1+{\mathrm{\α}}_{ref}(25-T)}\×\[1+\mathrm{\γ}(25-T)\]$

其中，P_stc转化为地面光伏组件标准测试条件(STC条件)下功率值，P为实际功率值，I_sc为标准电池实测短路电流，I_sc(stc)为标准电池在STC条件下的短路电流，α_ref为标准电池短路电流温度系数，T为组件温度，γ为组件最大功率温度系数。

实施例3

如图2～图3所示，本实施例提供一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的区别在于，辐照度修正由分光光谱仪替代，分光光谱仪的辐照度的修正虽然计算繁琐，但精度更高，光伏组件发电能力用功率标准值计算公式为：

$P_{STC}=P\×\frac{\underset{a}{\overset{b}{\∫}}{E}_{STC}\left(\mathrm{\λ}\right)SR\left(\mathrm{\λ}\right)d\mathrm{\λ}}{\underset{a}{\overset{b}{\∫}}E\left(\mathrm{\λ}\right)SR\left(\mathrm{\λ}\right)d\mathrm{\λ}}\×\[1+\mathrm{\γ}(25-T)\]$

其中，P_stc转化为STC条件下功率值，P为实际功率值，E_STC为标准状况下的光谱分布，E为实测光谱分布，SR为所测光伏组件光谱响应，T为组件温度，γ为组件最大功率温度系数。

实施例4

如图2～图3所示，本实施例提供一种光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，其基本结构如实施例1，其中，与实施例1的区别在于，测试对象为光伏列阵，光伏列阵比起光伏组件与光伏组件串规模较大，可能存在光伏组件的并联方式，由于并联需要设置防反二极管，增加I-V测试的不准确性，但如有必要，光伏列阵仍可使用该系统测试。

如上所述，本发明的光伏组件户外发电特性与衰减状况测试系统，具有以下有益效果：

1)在具有各种典型气候条件的地区建立系统，所测数据具有代表性，有助于光伏组件在各种气候条件下的失效机理研究；

2)光伏组件测试过程主要采用的户外数据采集方案是在并网状态下，不同种类的光伏组件或光伏组件串依次与电网断开，通过同一台电流-电压特性曲线测试仪扫描，然后再重新接入多组串式逆变器并网工作，可以在不影响光伏组件或组件串日常逆变发电状况下准确测试其在直流侧的发电信息与衰减状况；

3)使用电流-电压特性曲线测试仪记录光伏组件在断网状况下的数据，不受电网波动与逆变器效率等因素对光伏组件的影响；

4)在转换器与光伏模块选择器之间通过滤波器去除因转换器与多组串式逆变器带来的噪声干扰，使得扫描测试结果更为准确；

5)对不同种类与电学参数的光伏组件或光伏组件串采用相同的数据采集设备与方法，对比数据具有兼容性，可以排除其他影响因素；

6)采集数据准确，由于在直流侧采用电流-电压特性曲线测试仪，系统硬件与软件造成的误差可以有效降低；

7)光伏组件或光伏组件串的电学性能参数与环境气象参数同时钟同步采集，功率参数的辐照度校正与温度校正更精确。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (14)

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。

7.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。

8.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：所述数据采集装置包括辐照度测试仪、环境参数传感器、数据采集仪、热电偶以及热电偶选择器。

9.根据权利要求8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：所述热电偶用于测试光伏模块温度，且每一通道至少有一个热电偶；所述热电偶选择器用于为光伏模块进行直流测试时，选择对应通道热电偶进行同步测试。

10.根据权利要求9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：

连接测量光伏模块温度的热电偶和热电偶选择器的各热电偶导线的长度和线径完全相同，避免由于传输误差所引起的温度测量误差，从而导致利用温度系数校准时所引起的光伏模块输出特性误差。

11.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：

连接光伏模块和光伏模块选择器之间以及光伏模块选择器和多组串式逆变器之间的直流传输导线的长度和线径完全相同，避免由于导线损失差异所引起的系统测量误差.。

12.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：

光伏模块和光伏模块选择器之间以及光伏模块选择器和电流-电压特性曲线测试仪之间的连接均采用四线制，即光伏模块的正极和负极分别采用并行的双导线同时接入电流-电压特性曲线测试仪进行测量，避免由于直流传输所引起的测量误差。

13.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：

所述光伏模块所处的环境参数以及所接受的太阳光辐照量在同一个时钟条件下同步测量，通过温度系数和辐照量参数对光伏模块的直流输出和交流发电特性进行校正处理，

得到光伏模块在恒定条件或者标准条件下的交流和直流发电特性参数，由此得到光伏模块的输出特性。

14.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：

所述光伏模块通过光伏模块选择器同时与转换器、多组串式逆变器以及电流-电压特性曲线测试仪相连接，通常状态下，所述光伏模块通过转换器调节直流功率和电压输出，并入多组串式逆变器的直流母线，进行逆变并网，通过光伏模块选择器把光伏模块从多组串式逆变器断开，转换到电流-电压特性曲线测试仪进行直流输出参数测量，同时测量光伏模块所处的环境参数以及所接收的太阳光辐照量，进行校正处理得到光伏模块的发电特性和衰变信息。