《光伏组件性能和转换效率测试与评定方法

《光伏组件性能和转换效率测试与评定方法认证技术规范》编制说明

中国质量认证中心2013年9月1.制定认证技术规范的必要性近几年，我国光伏行业发展迅速，国内光伏市场装机量不断增加，“两头”在外的局面得到改善。截至2012年底，我国光伏电站累计装机量达7GW,世界排名第三。2013—2015年，年均新增光伏发电装机容量1000万千瓦左右，到2015年总装机容量达到3500万千瓦以上。而我国对光伏发电的支持方式也由投资补贴转为度电补贴，光伏电站的发电效率已经成为有关各方关注的焦点之一。国务院《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（国发〔2013〕24号）为了抑制光伏产能盲目扩张，对单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池和薄膜光伏电池的转换效率都作出了分别不低于20%、18%和12%的明确规定，工信部新近出台的《光伏制造行业规范条件》规定，对于现有光伏制造企业及项目产品，多晶硅电池组件和单晶硅电池组件的光电转换效率分别不低于14.5%和15.5%；硅基、铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）及其他薄膜电池组件的光电转换效率分别不低于8%、10%、11%、10%。光伏组件的光电转换效率直接影响光伏发电系统整体发电量，但是由于我国在这方面的研究尚属空白，目前没有统一的标准来规范光伏组件转换效率的测量和评价工作。因此，尽快研究推出适用于我国使用要求的光伏组件转换效率测试及评价方法标准，将有助于进一步提升我国光伏组件产品技术水平，规范光伏市场秩序，提高我国光伏行业在国际上的话语权。2012年7月，中国质量认证中心和国家太阳能光伏产品质量监督检验中心、中国电子科技集团公司第四十一研究所、中广核太阳能开发有限公司、晶科能源有限公司等单位组成技术规范编制小组，结合IEC61853-1Edition1.02011-01”Photovoltaic(PV)moduleperformancetestingandenergyrating–Part1:Irradianceandtemperatureperformancemeasurementsandpowerrating”和江苏省地方标准DB32/T1831—2011“地面用光伏组件光电转换效率检测方法”，经过科学攻关，历经一年的研究，形成该认证技术规范。2.与相关法律法规的关系本规范遵守现行法律、法规和强制性国家标准，与它们相符合，无冲突，相关要求符合目前我国光伏产业实际情况。3.与现行标准的关系，以及存在的差异及理由光伏组件的现行评价标准为IEC61215和IEC61646，上述标准只规定了标准测试条件下（STC）最大功率Pmax测试要求。IEC61853-1：2011“光伏组件性能测试和能效评定第一部分：辐照度和温度性能测试及功率评定”给出了不同辐照度和温度下光伏组件功率测试的原则和方法。目前国内还没有符合中国太阳能资源实际情况的组件效率的评价方法和标准。4.参与制订认证技术规范的主要单位情况1)中国质量认证中心是由中国政府批准设立，被多国政府和多个国际权威组织认可的第三方专业认证机构，隶属中国检验认证集团。从事太阳能光伏、光热等新能源和可再生能源产品标准研究和产品认证的第三方认证机构，在新能源领域开展的主要认证服务包括：太阳能光伏产品、太阳能光热产品、储能及动力电池等。2)国家太阳能光伏产品质量监督检验中心是经国家质量监督检验检疫总局批准建设的国家级监督检验机构，通过国际电工委员会IECEECB实验室认可和国家实验室认证认可的第三方检测机构。主要开展太阳能光伏产品检测、光伏产品标准制定与研究、科技成果、专利产品和新产品质量的鉴定检验和型式试验、国际国内技术交流及相关信息发布等工作。3）中国电子科技集团公司第四十一研究所是我国唯一的专业电子测量仪器研究所，经国家授权批准，该所承担了“电子测试技术重点实验室”、“光电子一级计量站”、“综合电子测试与保障装备研发中心”、“自动化测试技术研究应用中心”、“国家电子仪器质量监督检验中心”、“国家计量器具新产品定型鉴定技术机构”等专业机构，在我国电子测量仪器行业占据龙头地位。4）中广核太阳能开发有限公司是中广核集团公司的全资子公司，是集团在太阳能产业的专业投资平台，主营业务是：太阳能电站的投资、建设和运营维护；太阳能发电和相关技术的集成，包括光伏和光热发电技术、微网及储能技术等；适当介入太阳能产业链技术研发和产品生产，进行产业链投资。近年来大力发展光伏、光热发电技术，开展国际国内合作，拓展太阳能发电项目，是国内外具有影响力的太阳能电力供应商与服务商。5）晶科能源有限公司是中国领先的光伏产品制造商，注册资金1.9亿美元，是（香港）栢嘉科技有限公司全资创办的外资企业。公司现有员工1000余人，营销中心位于上海市浦东新区，生产制造基地位于江西上饶经济开发区内，总占地500余亩。公司自成立以来，大力引进国际先进生产设备，不断扩大生产规模，08年硅片产能达到约185兆瓦，计划09年硅片产能达到400兆瓦，是中国最具潜力的光伏企业之一。5.制定原则、确定主要内容的依据和验证情况技术规范的制定完全依据标准化的基本原理，即统一原理、简化原理、协调原理和最优化原理。本技术规范主要参考了IEC61853-1和DB32/T1831—2011，制定的主要内容包括适用范围、参考文件、术语定义、一般试验方法、试验要求、效率评定和标识。具体内容如下：1）适用范围：编制小组充分调研产业现状，确定本技术规范适用于地面用晶体硅和薄膜组件，不适用双面光伏组件；2）本技术规范结合DB32/T1831—2011，区分了光伏组件的总面积和有效面积的定义，明确了总面积和有效面积的测定方法及光伏组件效率和实际效率的计算方法。3)试验要求部分规定了送样的要求以及预处理条件：从同一批或几批产品中，按IEC60410规定的方法随机地抽取三个组件用于试验。这些组件应按IEC61215或IEC61646的要求进行预处理或光老练，以保证功率值的稳定，主要参考了IEC61853-1中的相关要求。4）测试方法：结合IEC61853-1中测试不同温度和辐照度的四种测试方法（针对线性器件的简单方法、带跟踪装置的室外自然光法、不带跟踪装置的室外自然光法、室内太阳光模拟器法），充分考虑目前国内光伏检测机构试验能力以及实施此规范的可操作性，选用室内太阳光模拟器法测试光伏组件在不同辐照度和温度条件下的功率值。5）试验设备要求：参考器件的要求符合IEC60904-2和IEC60904-10的要求，与IEC61853-1中相关内容保持一致；太阳模拟器应符合IEC60904-9中AAA级要求，此要求比IEC61853-1中相关要求（模拟器应符合BBB级或更高）更加严格，主要是考虑目前实验室的能力和测试的有效性，按照此要求可以有效保证测试过程的稳定性以及测试数据的准确性。6）测试数据矩阵：本技术规范参考IEC61853-1，规定了不同辐照度（100-1100W/m2）和温度（15°C、25°C、50°C、75°C）下组件电参数的测试矩阵，如表1所示；其次针对典型的标准功率条件（STC、NOCT、LIC、HTC、LTC）,本规范定义了最大功率值和实际转换效率值的测试数据矩阵，如表2所示。两个数据矩阵是全面评价光伏组件的效率和转换效率的数据基础，有重要参考意义。表1不同辐照度和温度下组件的max,,ocscPVI和maxV辐照度光谱温度W/m2——15°C25°C50°C75°C1100AM1.5NA1000AM1.5800AM1.5600AM1.5500AM1.5400AM1.5NA200AM1.5NANA100AM1.5NANA表2标准功率条件（AM1.5）的最大功率maxP和实际转换效率aη条件辐照度（W⋅m–2）温度（°C）maxP（W）aη(%)标准测试条件（STC）100025（电池）电池额定工作温度（NOCT）（依据IEC61215或IEC61646中的10.5）80020（环境）低辐照度条件（LIC）20025（电池）高温度条件（HTC）100075（电池）低温度条件（LTC）50015（电池）6.标准制定过程2012年8月28日，CQC召集各成员单位成立编制小组，会议确定了此技术规范的技术思路和工作方向，同时向承担任务单位分派任务。2013年3月20日，起草小组完成技术规范初稿，开始向相关企业、电站业主、检测机构等相关单位征求意见。2013年8月6日起草小组对各方征求意见进行汇总后，组织相关组件企业、项目业主单位、检测机构及行业专家对此规范进行研讨。2013年9月24日，起草小组将各单位意见和研讨会中的提出的意见进行汇总后，形成最终备案稿。