CN208353292U - 一种光伏组件pid效应的室外检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光伏组件PID效应的室外检测系统，包括组件系统和供水系统；组件系统包括至少一个待测试组串，待测试组串由多块待测试光伏组件串联而成，并通过逆变器并入电网；供水系统中，热水管路和冷水管路的出水端分别连接混水装置的第一进水口和第二进水口，混水装置的出水口连接第一出水管路和第二出水管路；第一出水管路用于将混水装置混合调温后的热水输送至组件正面，第二出水管路用于将混水装置混合调温后的热水输送至组件背面，以在组件正、背面形成高温高湿的测试环境。通过本实用新型，可实现在室外正常工作状态下，同时检测多批次光伏组件在不同电压等级下的PID效应。

Description

一种光伏组件PID效应的室外检测系统

技术领域

本实用新型属于光伏组件测试技术领域，尤其涉及一种光伏组件PID效应的室外检测系统。

背景技术

光伏组件，是一种利用硅基材料PN结的光生伏特效应，将太阳能转化为电能的装置，包括：接受太阳光照射的正面玻璃前板，背面的聚合物背板，设置在玻璃前板和聚合物背板之间的硅基太阳能电池片，固定玻璃前板、太阳能电池片和聚合物背板的金属边框、胶膜等。

光伏组件的PID(Potential Induced Degradation，电势诱导衰减)效应，指光伏组件所在的系统在工作状态下，若电路的正极或中间接地，则靠近负极的组件内电池电势为负，而组件接地的金属边框的电势为0，在高温高湿的环境下，金属边框和电池之间的负电压会导致电池效率衰减和组件功率下降。通过改进电池工艺和组件封装技术，组件可具备一定的抗PID效应的能力。

通常的PID效应检测，是将组件放入封闭的实验箱，包括：设置85℃的温度和85％的相对湿度；将组件的正负极短接，用外部高压电源使组件中的太阳能电池片相对于组件的金属边框处于1000V或1500V的负电压条件下，并保持96h 或192h；停止实验后，测试组件的功率，计算组件的功率在PID效应检测前后的衰减程度；根据功率衰减程度，判断该组件是否具有抗PID效应的能力。根据 IEC相关标准，功率衰减比例小于5％，则认为该组件具有抗PID效应的能力。在实验箱内检测组件的抗PID效应，每次只能处理少量样品。且实验箱检测方案中使用外部高压电源，以并联方式对样品加负电压，各个样品承受的电压相同，测试灵活性较差。实验箱检测方案中，组件样品处于非工作状态，如果想评估该组件是否具有抗PID效应的能力，需停止实验，将组件从实验装置中取出，至其他仪器上检测电学性能，可见，该方案无法实时反映实验效果。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型公开一种光伏组件PID效应的室外检测系统，可在室外正常工作状态下，同时检测多批次光伏组件在不同电压等级下的PID效应。

为解决上述问题，本实用新型的具体技术方案如下：

一种光伏组件PID效应的室外检测系统，包括组件系统和用于为组件系统提供高温高湿的测试环境的供水系统；组件系统包括至少一个待测试组串，待测试组串由多块待测试光伏组件串联而成，并通过逆变器并入电网；供水系统包括热水管路、冷水管路、混水装置、第一出水管路和第二出水管路，热水管路和冷水管路的出水端分别连接混水装置的第一进水口和第二进水口，混水装置的出水口连接第一出水管路和第二出水管路；第一出水管路用于将混水装置混合调温后的热水输送至组件正面，第二出水管路用于将混水装置混合调温后的热水输送至组件背。在测试时，热水管路和冷水管路的出水经混水装置混合调温至第一预设温度后，由第一出水管路输送至组件正面，由第二出水管路输送至组件背面，以在组件正、背面形成高温高湿的测试环境。

作为一种优选方案，热水管路配置有依次连接的加热装置、第一增压泵、热水存储装置和第二增压泵。加热装置将热水管路的进水加热至第二预设温度后，通过第一增压泵将加热后的水泵入热水存储装置存储，通过第二增压泵泵入混水装置的第一进水口。

作为一种优选方案，热水管路还包括设置在热水存储装置内的温度检测装置 (例如，温度传感器、温度计)及与其联动的第三增压泵。在温度计检测到热水存储装置内的温度低于第三预设温度时，通过第三增压泵将热水存储装置内的水反抽至加热装置进行再加热。

作为一种优选方案，所述组件系统中，各待测试组串共有M行N列，M和 N为不小1的整数；所述供水系统中，混水装置的出水口通过分水管连接第一出水管路和第二出水管路，所述分水管具有一个进水口和多个出水口，分水管的进水口与混水装置的出水口连接；第一出水管路具有多根第一支水管，每行待测试光伏组件的顶端横向布置至少一根第一支水管，且每块待测试光伏组件顶端均对应多个布置在第一支水管上的出水孔，所述第一支水管的进水口与分水管的出水口连通，第一支水管的出水自出水孔流出，沿待测试光伏组件的正面自上而下流淌，以覆盖整块组件的正面；第二出水管路具有多根与分水管的出水口连通的第二支水管，每块待测试光伏组件的背面均对应至少一个布置于第二支水管的出水口处且喷射方向与待测试光伏组件垂直设置的喷头，第二支水管的出水经喷头垂直喷向待测试光伏组件，以覆盖整块组件的背面。

作为一种优选方案，每块待测试光伏组件背面对应两个喷头，所述喷头的喷射高度为1米，水面覆盖直径为1米。优选的，所述喷头具有雾化喷嘴。

作为一种优选方案，供水系统还包括回收管路，用于将测试用水回收后送入加热装置再利用。

作为一种优选方案，回收管路配置有集水装置、收集水管、收集水箱和第四增压泵；集水装置布置于待测试光伏组件下方，用于收集测试用水；收集水管与集水装置连接，用于将集水装置内收集的测试用水送入收集水箱；收集水箱通过管路和第四增压泵与加热装置连接，用于将收集的测试用水送入加热装置加热再利用。

作为一种优选方案，回收管路还包括布置在收集水管上的过滤装置。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过开启供水系统，将混合调温的热水喷洒在室外正常工作状态下的组件的正背面，形成高温高湿的测试环境，实现室外正常工作状态下，同时检测多批次光伏组件在不同电压等级下的PID效应。

(2)以串联方式连接组件，各个组件具有不同的电势，可全面检测组件在不同电压下的抗PID效应。

(3)对于正在测试的组件，仍可处于正常工作状态，因此，我们可通过电路中的逆变器读数(对比实验组和参考组的逆变器功率读数)，实时观测组件功率是否有异常变化，进而判断该组件是否具有抗PID效应的能力。

(4)无需对现有的光伏系统做太多改造，通过对光伏系统中部分组串单元增加相应的供水系统，即可实现利用常规的室外场地，同时测试多批次样品，有效缩短测试周期。

(5)在组件的下端设置集水装置，收集从组件正背面流淌下来的热水。这部分热水再次进入加热水箱，被循环利用。

附图说明

图1为测试系统连接示意图；

图2为实施例中光伏组件PID效应室外检测系统的供水系统示意图；

图3为实施例中光伏组件PID效应室外检测系统中的组件供水示意图，其中：图3(a)为组件正面供水示意图，图3(b)为组件背面供水示意图；

图4为实施例中光伏组件PID效应室外检测系统的整体结构示意图。

具体实施例

为了更清晰地说明本提案，下面将对相关技术描述中使用的附图做简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本提案的一些实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

实施例中公开一种光伏组件PID效应的室外检测系统，主要包括组件系统 (包括光伏组件的电路连接、固定等)和供水系统(包括水的加热、输送、混合、喷洒、收集等)。具体技术方案如下：

如图1所示，组件系统中，将26块待测试光伏组件(简称组件)按13X2的方式安装在同一个阵列中，串联后形成一个待测试光伏组串(简称组串)，将形成的组串接入逆变器，逆变器出来的交流电再接入配电房，并入电网。可根据需求并联多个组串，其中包括作为参考组D的组串。参考组D不接入水路做PID 实验，仅用来对比发电功率，评判实验组是否已产生PID效应。

如图2所示，供水系统中，取水管道1中的冷水，在加热箱2中加热至指定温度95℃(也可以根据实验要求和实验环境，调整为90℃或其它温度)，然后由增压泵3将热水抽到热水箱5中储存。进一步的，还可以设置当热水箱5内的温度计检测到其中的热水温度下降至一定温度时，可通过另一台增压泵4反抽到加热箱2中重新加热，以保证热水箱5中的水温。

当需要测试时，用增压泵6将热水箱5中的热水沿镀锌水管7输送至各待测试组串10附近的混水阀9中，并与经与取水管道1连通的另一路水管8输送的冷水在混水阀9中汇合，通过在混水阀9中调节冷、热水管的出水量，混合调温，使最终出水温度控制在85℃，经混合调温至85℃的热水最终输出至各待测试组串10。需要说明的是，这里的混水阀9可采用手动机械控制，也可接入控制系统实现自动控制，具体可根据需求进行设计，以保证出水温度。

作为一种改进，经混水阀9混合调温后的热水经待测试组串10利用后被收集，通过收集水管11进入收集箱13，并通过增压泵14最终返回至加热箱2中重新加热循环再利用。

测试时，组串10横向固定于支架上，每个组串10需设置两根出水管，分别布设于上、下两排组件的顶端。每排组件顶端的出水管，长度约13.5米，且在每根出水管上每隔1厘米，开一个直径约为0.2厘米的出水孔。需要说明的是，实施例中的待测试组串采用的是13X2的组件串联而成，也可以采用其它行(排) 列设置，在每一排组件顶端布设一根出水管即可，而出水孔间距与直径的设计也可根据组件的尺寸来设计。

结合图3和图4所示，混水阀9与分水管104连接，分水管104又连接有多根喷水管105(支水管的一种)和两根出水管102(支水管的另一种)。可以看出，组件101顶端布设有出水管102，出水管102与分水管104连通，组件101 对应五个均匀布设的出水孔1021。调温后的热水经出水孔1021流出，并沿着组件101的正面自上而下流淌，从而在组件101正面形成高温高湿的环境。

组件101的背面同样也设有出水装置，用于为背面创建一个高温高湿的环境。具体的，结合图4所示，喷水管105末端设置有喷头103。结合图3(b)所示，每块组件101的背面都设置两个喷头103，喷头103的喷射口直于组件101 的背面，喷射高度约1米，水面覆盖约1米。调温后的热水，经这两个喷水口，可喷洒至组件的整个背面，在组件背面形成高温高湿的环境。因此，本实施例中，每个组串10的背面需对应五十二个喷头103。采用喷头可优选具有雾化喷嘴的喷头，一方面减小喷洒水对组件的作用力，另一方面能制造更逼真的高温高湿环境。

由此可见，分水管104将混水阀9中调温后的热水输送至组串10中每块组件101的正、背面，通过正面的喷水管102和背面的喷头103，在组件101的正、背面形成高温高湿的测试环境。

组串10的固定装置非本实用新型的重点，采用现有技术实现固定即可，例如，图4中，可将组串安装在金属支架107上，支架107固定在水泥墩108中即可，也可采用其它方式，此处不再赘述。进一步的，在组串10的下方还布置有两个集水盘106，用来回收落下的水，集水盘106通过收集水管11与收集箱13 连接。具体的，两个集水盘106可分别布置在两排组件的斜下方，即沿着组件倾斜的方向布置，主要用于收集从组件正、背面流淌下来的水。水经集水盘106 收集后，通过收集水管11输送至收集箱13，再由增压泵14将这部分回水输送至加热箱2进行加热，做循环利用。为过滤杂质，还可在收集箱13入口处的水管中设置一道滤网12。

基于上述室外检测系统系统，PID效应的实验方法如下：

根据实验需求，我们可设置一参考组(即参考组串D)和一待实验组(测试组串)，参考组不接入供水系统，实验组接入并开启供水系统，实验时间设置为 2周。在此过程中，我们可通过逆变器自带的app，以在线监控的方式，查看相关逆变器的发电量数据，判断PID效应是否已经产生。如果实验组的发电功率比参考组下降超过5％，则判断实验组已产生PID效应。

各组串中，组件以串联方式连接，各个组件在串联电路中处于不同位置，具有不同的电势。各个组件的金属边框接地后电势为0，处于电路不同位置的组件内的电池片，与金属边框之间产生了不同等级的负电压。当逆变器发电量数据显示PID现象已经产生时，我们可以停止实验，将组件取下，放至专门的设备上检测其电学性能。各组件由于经受的负电压不同，比如-100V，-500V，-800V，-1000V 等，其功率衰减也不同。因此，本实用新型可通过一次实验全面检测组件在不同电压下的PID效应。而传统的实验箱方案，每次只能检测组件在一种电压下的 PID效应。

此外，通常在一个组串中，各组件的类型相同，功率相近。在接入多个组串时，可以接入由同类型光伏组件组成的组串，以重复验证实验结果，或接入由不同类型的光伏组件组成的组串，以综合评判各种类型组件的性能。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (9)

1.一种光伏组件PID效应的室外检测系统，其特征在于，包括组件系统和用于为组件系统提供高温高湿的测试环境的供水系统；组件系统包括至少一个待测试组串，待测试组串由多块待测试光伏组件串联而成，并通过逆变器并入电网；供水系统包括热水管路、冷水管路、混水装置、第一出水管路和第二出水管路，热水管路和冷水管路的出水端分别连接混水装置的第一进水口和第二进水口，混水装置的出水口连接第一出水管路和第二出水管路；第一出水管路用于将混水装置混合调温后的热水输送至组件正面，第二出水管路用于将混水装置混合调温后的热水输送至组件背面，以在组件正、背面形成高温高湿的测试环境。

2.如权利要求1所述的室外检测系统，其特征在于，热水管路配置有依次连接的加热装置、第一增压泵、热水存储装置和第二增压泵。

3.如权利要求2所述的室外检测系统，其特征在于，热水管路还包括设置在热水存储装置内的温度检测装置及与其联动的第三增压泵。

4.如权利要求1所述的室外检测系统，其特征在于，所述组件系统中，各待测试组串共有M行N列，M和N为不小1的整数；所述供水系统中，混水装置的出水口通过分水管连接第一出水管路和第二出水管路，所述分水管具有一个进水口和多个出水口，分水管的进水口与混水装置的出水口连接；第一出水管路具有多根第一支水管，每行待测试光伏组件的顶端横向布置至少一根第一支水管，且每块待测试光伏组件顶端均对应多个布置在第一支水管上的出水孔，所述第一支水管的进水口与分水管的出水口连通，第一支水管的出水自出水孔流出，沿待测试光伏组件的正面自上而下流淌；第二出水管路具有多根与分水管的出水口连通的第二支水管，每块待测试光伏组件的背面均对应至少一个布置于第二支水管的出水口处且喷射方向与待测试光伏组件垂直设置的喷头，第二支水管的出水经喷头垂直喷向待测试光伏组件的背面。

5.如权利要求4所述的室外检测系统，其特征在于，每块待测试光伏组件背面对应两个喷头，所述喷头的喷射高度为1米，水面覆盖直径为1米。

6.如权利要求4或5所述的室外检测系统，其特征在于，所述喷头具有雾化喷嘴。

7.如权利要求2所述的室外检测系统，其特征在于，所述供水系统还包括回收管路，用于将测试用水回收后送入加热装置再利用。

8.如权利要求7所述的室外检测系统，其特征在于，所述回收管路配置有集水装置、收集水管、收集水箱和第四增压泵；集水装置布置于待测试光伏组件下方，用于收集测试用水；收集水管与集水装置连接，用于将集水装置内收集的测试用水送入收集水箱；收集水箱通过管路和第四增压泵与加热装置连接，用于将收集的测试用水送入加热装置加热再利用。

9.如权利要求8所述的室外检测系统，其特征在于，所述回收管路还包括布置在收集水管上的过滤装置。