CN108736830B - 一种光伏组件户外pid试验系统及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件户外PID试验系统及试验方法。该系统包括光伏发电装置和水喷淋子系统；光伏发电装置包括多个并网发电的光伏组件；水喷淋子系统用于将热水喷淋至所述光伏组件表面，以使所述光伏组件的两面均被水膜覆盖；热水的温度为20℃～100℃。该户外PID试验系统可以模拟户外高温高湿工作环境，检测光伏组件在实际发电的工况条件下抗PID性能。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏组件户外PID试验系统及试验方法。
背景技术
PID效应(Potential Induced Degradation)又称电势诱导衰减，是光伏组件的封装材料和其上表面及下表面的材料，在电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成光伏组件的性能衰减的现象。
实验室PID试验方法是将光伏组件放置在85℃±2℃，85％RH±5％RH的环境试验箱中，将光伏组件的引出线短接后接到恒压源的正极，边框接到恒压源的负极；并给光伏组件施加-1000V的电压，维持96h后，测试光伏组件的功率衰减。
实验室PID试验的是光伏组件在短路、非正常工作状态下进行的。
但是，该试验无法还原光伏组件在实际发电的工况条件下PID的产生过程。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种光伏组件在户外实际发电的工况条件下PID试验系统。本发明的另一个目的在于提供一种光伏组件户外PID试验方法。
为了实现本发明目的，采取的技术方案是：
一种光伏组件户外PID试验系统，所述光伏组件户外PID试验系统包括：
光伏发电装置，包括并网发电的光伏组件；
以及水喷淋子系统，用于将热水喷淋至所述光伏组件表面，以使所述光伏组件的两面均被水膜覆盖；所述热水的温度为20℃～100℃。
可选地，还包括用于提供所述热水的水加热子系统；所述水加热子系统与所述水喷淋子系统连接。
可选地，所述水加热子系统包括：
水箱；
加热单元，用于对所述水箱内的水进行加热；所述加热单元设置在所述水箱内；
以及补水单元，用于给所述水箱补水；所述补水单元与所述水箱连接。
可选地，所述的补水单元包括：
补水管路，与所述水箱的进水口连接；
以及补水控制子单元；所述的补水控制子单元包括用于检测所述水箱中液位是否到达预设液位的液位传感器和基于所述液位传感器的检测结果开关所述补水管路的补水调节阀。
可选地，所述的光伏发电装置与所述的水加热子系统电连接。
可选地，还包括用于将热水输送至水喷淋子系统的水输送子系统；所述水输送子系统与所述水喷淋子系统连接。
可选地，所述的水喷淋子系统包括喷淋管道、喷淋支路和喷头，所述喷淋管道连接多个所述喷淋支路；每个所述喷淋支路配接一个或多个所述喷头。
可选地，还包括用于将喷淋后的废水进行收集的废水收集子系统；所述废水收集子系统位于所述光伏组件的下方。
可选地，所述废水收集子系统包括：
集水盘，设置在所述光伏组件下方；
废水收集箱，所述废水收集箱的入水口与所述集水盘的出水口连接；
过滤装置，与所述废水收集箱连接，且用于将喷淋后的废水过滤形成二次利用水；
以及回水管道，用于将二次利用水输送至所述水箱中。
一种光伏组件户外PID试验方法，包括以下步骤：
将热水喷淋至并网发电的光伏组件表面，以使所述光伏组件的两面均被水膜覆盖；
待喷淋指定时间后结束喷淋，检测所述光伏组件的功率衰减。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的光伏组件户外PID试验系统通过水喷淋子系统将热水喷淋至光伏组件表面，使得光伏组件两面均被水膜覆盖；水喷淋子系统喷淋热水的过程营造了PID效应诱发、加速PID效应发生的外部环境，使得光伏发电装置中的光伏组件能够快速进行在实际发电的工况条件下PID的产生过程。本发明提供的光伏组件户外PID试验系统，简化了试验装置、并且缩短了试验监测周期。
本发明的试验方法，将热水喷淋至并网发电的光伏组件表面，以所述光伏组件的两面均被水膜覆盖；从而使光伏组件处于高温高湿环境中，营造了PID效应诱发、加速PID效应发生的外部环境，使得光伏组件能够快速进行在实际发电的工况条件下PID的产生过程。本发明提供的光伏组件户外PID试验方法，简化了试验装置、并且缩短了试验监测周期。
附图说明
图1是本发明一实施例的光伏组件户外PID试验系统的结构示意图；
图2是图1的原理框图；
图3是本发明一实施例的光伏组件户外PID试验系统中光伏组件并网发电部分的模块结构示意图。
图4是本发明一实施例的试验方法流程图。
附图标记说明：100.水加热子系统；200.水输送子系统；300.水喷淋子系统；400.废水收集子系统；1.补水调节阀；2.水箱；3.液位传感器；4.温度传感器；5.流量调节阀；6.热水输送泵；7.流量传感器；8.喷头；9.集水盘；10.废水收集箱；11.过滤器；12.回水泵；13.电加热器；14.加热电源；15.温控PLC；16.光伏发电装置；101.光伏组件；102.并网逆变器；103.变压器；104.盘管式加热器；105.配电箱；106.电网。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1和图2所示，本发明的一实施例的光伏组件户外PID试验系统，包括光伏发电装置16和水喷淋子系统；光伏发电装置16是将光能直接转变为电能，并网提供电能的装置。光伏发电装置16包括多个并网发电的光伏组件101。其中，水喷淋子系统设置在光伏发电装置16附近。水喷淋子系统的主要作用是，在试验时将热水喷淋至光伏组件101表面，使得光伏组件101两面均被水膜覆盖。具体地，热水的温度为20℃～100℃。
通过水喷淋子系统将热水喷淋至光伏组件表面，使得光伏组件两面均被水膜覆盖；水喷淋子系统喷淋热水的过程营造了PID效应诱发、加速PID效应发生的外部环境，使得光伏发电装置中的光伏组件能够快速进行在实际发电的工况条件下PID的产生过程。简化了试验装置、缩短了试验监测时间。
可选地，光伏组件户外PID试验系统还包括水加热子系统，水加热子系统的主要作用是，将水加热到指定温度，从而提供喷淋用热水。
进一步可选地，水加热子系统包括水箱2、用于对水箱2内的水进行加热的加热单元、和用于给水箱2补水的补水单元。
其中，加热单元包括电源14、电加热器13和加热控制单元，电源14与电加热器13电连接，电加热器13设置在水箱2内；加热控制单元控制电加热器13对水箱2中的水进行加热；加热控制单元包括温度传感器4和温控PLC15，温度传感器4设置在水箱2内；温控PLC15控制电加热器13，温度传感器4与温控PLC15电连接。水温在20～100℃可调。水箱2上还设置有压力表。水压在小于1bar内可调。更进一步地，电加热器13具体采用盘管式加热器104，这样可以实现水的快速加热。
其中，补水单元包括补水管路和补水控制子单元，补水管路与水箱2的进水口连接；补水控制子单元控制补水管路补水；其中，补水控制子单元包括液位传感器3和补水调节阀1；液位传感器3设置在水箱2内，补水调节阀1设置在补水管路上，液位传感器3与补水调节阀1电连接。
通过水加热子系统可营造环境温度、湿度的精确可调，缩短试验时间，提高工作效率。整个过程水加热和加水、喷水过程均采用自动检测控制，实现自动调节。
可选地，光伏组件户外PID试验系统还包括用于将热水输送至水喷淋子系统的水输送子系统。水输送子系统包括出水管道，出水管道与水箱2出水口连接；出水管道上设置有热水输送泵6，热水输送泵6的出水口和进水口分别设置有管道流量传感器7和流量调节阀5，管道流量传感器7和流量调节阀5电连接。
在本实施例中，水输送子系统管路上设置有热水输送泵6，热水输送泵6前设置有流量调节阀5，调节阀5开度与管道流量传感器7组成联锁：当水流量小于设定值时，阀门逐渐打开。水流量的设定满足喷淋系统中光伏发电装置16的光伏组件101正反两面均被水膜充分浸润。能够实现组件在光伏并网发电系统实际工况条件下，同时进行高温高湿的户外模拟环境。
在本实施例中，水喷淋子系统包括喷淋管道、喷淋支路和喷头8，喷淋管道连接多个喷淋支路；每个喷淋支路配接一个或多个喷头8。每块试验光伏组件的正反面均对应配置有喷头8。每个喷淋支路对应一个光伏组件。每个光伏组件的喷淋支路都是独立的，可以单独控制，并且不会因个别堵塞而造成整体试验不能进行的现象。进一步地，喷淋支路上设置截止阀，进而可以手动调节该喷淋支路的通断。
喷头8的形式包括但不局限于花洒式，并且喷头8的出水方向可调。喷头8的安装位置位于组件正反两面且尽量不对光伏组件造成阴影遮挡，本发明对于喷头的形式、出水方向、安装位置和数量不作特殊限定，只要能够保证光伏组件101正反两面均被水膜覆盖即可。
可选地，光伏组件户外PID试验系统还包括将喷淋后的废水进行收集的废水收集子系统。废水收集子系统包括集水盘9、废水收集箱10、过滤装置11以及回水管道；集水盘9设置在光伏组件101下方，集水盘9收集的水进入废水收集箱10，废水收集箱10内存储的水经过滤装置11过滤后，通过回水管道送入水箱2中。具体地，集水盘9的出水口与废水收集箱10的入水口连接，废水收集箱10的出水口依次设置有过滤装置11和回水泵12，回水泵12的出水口通过回水管道与水箱2的回水口连接。由于设置废水收集子系统，可以将喷淋后的水回收利用，实现水源的重复利用，节约资源。
具体地，集水盘9用来收集从光伏组件上滴落的热水。本领域技术人员可以根据实际情况确认集水盘9的尺寸。可选地，集水盘的尺寸应保证90％以上的水得到收集。集水盘9的材质包括但不局限于不锈钢。集水盘9的结构采用半封闭式，集水盘9安装标高高于废水收集箱10进水口的30～80cm即可，这样能够保证回水利用压差自流进入废水收集箱10。
可选地，废水收集箱10底部还可以安装有排污阀。
如图3所示，本实施例中的光伏组件101处于并网发电工作状态。光伏发电装置16包括光伏组件101、并网逆变器102、变压器103、用户端和电网端；多个光伏组件101串联后与并网逆变器102直流侧连接，并网逆变器102交流侧与变压器高压侧连接，变压器低压侧连接用户端和电网端。
并网逆变器102类型包括但不局限于无抗PID模块、含虚拟接地、负极接地、夜间修复功能等功能模块。并网逆变器直流侧电压等级1000V或1500V。交流侧设置变压器103，将并网逆变器出口交流电压转化为低压380V。
可选地，光伏发电装置16与水加热子系统电连接。加热电能部分来自于光伏组件自身的光伏发电，节约了试验过程中的电能消耗。当光伏发电不满足加热功率需求时，可以从电网补充。具体地，用户端电连接盘管式加热器104，给水箱内热水提供电能，多余电能通过配电箱105上传至电网106。
本实施例的水加热子系统、水输送子系统、水喷淋子系统以及光伏组件均位于户外。
本发明中，光伏组件位于户外且处于实际发电状态，光伏组件PID失效机理更贴近实际，试验结果更加客观、真实可信。
以下对上述光伏组件户外PID试验系统的工作过程进行简述：
来自市政用水通过补水管道进入水箱2，市政补水管道设置调节阀1，调节阀1开度与水箱2的液位传感器3组成联锁，进行补水管路补水过程控制：当液位逐渐接近或达到80％高液位时，阀门开度逐渐减小直至关闭；当液位低于50％低液位时，阀门逐渐打开，市政用水补水。
加热器功率受温控PLC 15控制，并与安装在水箱中下部位置的温度传感器4组成联锁，加热控制单元控制电加热器104对水箱2中的水进行加热：当热水温度接近或达到设定温度时，加热器停止加热；当水温低于设定温度时，加热器开始工作。
水温到达试验要求时，出水管道输送热水进入喷淋管道，并通过喷头8对光伏发电装置16中的光伏组件101进行喷淋。
喷淋后的废水通过集水盘9收集后进入废水收集箱10，废水收集箱10内存储的水经过滤后，最终被送入水箱2中。
如图4所示，本发明还提供了一种光伏组件户外PID试验系统的试验方法，包括：
S100，将热水喷淋至并网发电的光伏组件表面，以使光伏组件的两面均被水膜覆盖。
具体为，水加热子系统对水进行加热，使得热水的温度为20℃～100℃，水加热子系统通过水输送子系统与水喷淋子系统连接，水输送子系统将热水输送至水喷淋子系统，通过水喷淋子系统将热水喷淋至光伏组件表面，以使光伏组件的两面均被水膜覆盖；
S200，待喷淋指定时间后结束喷淋，检测光伏组件的功率衰减。
另外，本发明的上述实施方式为示例，具有与本发明的权利要求书所述的技术思想使之相同的方法并发挥相同作用效果的技术方案，均包含在本发明内。
Claims (9)
1.一种光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，所述光伏组件户外PID试验系统包括：
光伏发电装置，包括并网发电的光伏组件；多个光伏组件串联后与并网逆变器连接，并网逆变器通过变压器连接用户端和电网端；
以及水喷淋子系统，用于将热水喷淋至所述光伏组件表面，以使所述光伏组件的两面均被水膜覆盖；所述热水的温度为20℃~100℃；用户端给热水提供电能；
所述的水喷淋子系统包括喷淋管道、喷淋支路和喷头，所述喷淋管道连接多个所述喷淋支路；每个所述喷淋支路配接一个或多个所述喷头；每块试验光伏组件的正反面均对应配置有喷头。
2.根据权利要求1所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，还包括用于提供热水的水加热子系统；所述水加热子系统与所述水喷淋子系统连接。
3.根据权利要求2所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，所述水加热子系统包括：
水箱；
加热单元，用于对所述水箱内的水进行加热；所述加热单元设置在所述水箱内；
以及补水单元，用于给所述水箱补水；所述补水单元与所述水箱连接。
4.根据权利要求3所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，所述的补水单元包括：
补水管路，与所述水箱的进水口连接；
以及补水控制子单元；所述的补水控制子单元包括用于检测所述水箱中液位是否到达预设液位的液位传感器和基于所述液位传感器的检测结果开关所述补水管路的补水调节阀。
5.根据权利要求2所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，所述的光伏发电装置与所述的水加热子系统电连接。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，还包括用于将热水输送至水喷淋子系统的水输送子系统；所述水输送子系统与所述水喷淋子系统连接。
7.根据权利要求3所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，还包括用于将喷淋后的废水进行收集的废水收集子系统；所述废水收集子系统位于所述光伏组件的下方。
8.根据权利要求7所述的光伏组件户外PID试验系统，其特征在于，所述废水收集子系统包括：
集水盘，设置在所述光伏组件下方；
废水收集箱，所述废水收集箱的入水口与所述集水盘的出水口连接；
过滤装置，与所述废水收集箱连接，且用于将喷淋后的废水过滤形成二次利用水；
以及回水管道，用于将二次利用水输送至所述水箱中。
9.一种基于权利要求1所述的光伏组件户外PID试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
将热水喷淋至并网发电的光伏组件表面，以使所述光伏组件的两面均被水膜覆盖；
待喷淋指定时间后结束喷淋，检测所述光伏组件的功率衰减。
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