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史上最全晶硅光伏组件参数详解

前言

光伏组件作为光伏电站的重要部件,占系统成本超过50%,它的技术特性关乎光伏系统的细节设计,因而读懂组件的技术参数意义重大。

特此,记者悉心准备了这份《光伏组件参数详解》,就组件机械参数、电气参数、温度额定值参数、极限参数、质保参数、相关认证等六大类做出详细应用解读,相信一定对您有用。

组件电气参数

以某一线品牌多晶组件为例,截选其电气参数如下:

史上最全晶硅光伏组件参数详解
以上测试符合STC“标准测试条件”

辐照度为1000W/m2,电池温度25℃,大气质量AM1.5

史上最全晶硅光伏组件参数详解
以上测试符合NOCT“电池额定工作温度条件”

辐照度800W/m2,环境温度20℃,风速1m/s

1最大功率Pm

Pm=Im*Vm,对应下图功率抛物线的顶点。

史上最全晶硅光伏组件参数详解
抛物线为功率曲线,另一条为UI曲线

【记者解读:组件参数标称,一般是基于“标准测试条件STC”。随着温度、辐照度等环境条件的变化,组件的相应参数都会发生变化。另外,组件的功率特性曲线是一条“类抛物线”,它存在一个最高点,也是逆变器MPPT“最大功率点跟踪”需要找到的工作点。】

2功率公差

“0~+5”代表是正公差。如265W的组件,功率范围在265W到270W之间为合格品。

【记者解读:目前一线品牌的组件都是正公差】

3最大功率点工作电压Vm

对应上图功率抛物线顶点对应的横坐标,代表组件最大功率时的工作电压。

4最大功率点工作电流Im

上图功率抛物线顶点对应的纵坐标,代表组件最大功率时的工作电流。

5开路电压Voc

开路电压是电池片没有接负载时的端电压,上图UI曲线与横坐标的交点,该值乘以逆变器一路输入组件的数量应小于逆变器最大直流电压Vdcmax

6短路电流Isc

短路电流是电池片短路时的输出电流,上图UI曲线与纵坐标的焦点。

【记者解读:组件串联电流不变,Isc和Im值是关键参数,以衡量逆变器的最大输入电流是否满足系统设计】

7组件效率

理论上,尺寸、最大功率相同的组件,效率肯定是相同的。辐照度为1000W/m2时,1.627m2组件上接收的功率为1627W,当输出为265W时,效率为16.3%,270W时为16.6%。

【记者解读:相同环境下,单位体积下,输出功率越大,该技术的组件效率越高】

组件机械参数

记者依旧以某多晶组件为例,截选其机械参数如下:

史上最全晶硅光伏组件参数详解
1太阳能电池片

晶硅组件:由高纯度石英砂制成冶金硅,冶金硅经氯析冶炼制成晶硅,通常晶硅组件效率可达14-16%。分为单晶硅组件和多晶硅组件。

薄膜组件:薄膜电池的主要材料有非晶硅,铜铟镓硒等。非晶硅电池组件效率为6%-8%左右,CIGS电池组件效率8-12%。效率虽然较晶硅低,但具有成本低,弱光性好等优点。

【记者解读:太阳能电池片是光电转换的最小单元,常用尺寸一般为125mm*125mm或156mm*156mm。太阳能电池片的工作电压约为0.5V左右,一般不能单独使用。将太阳能电池串并联封装后,就成为光伏组件

2电池片数目

一块光伏组件通常由60片(6×10)或72片(6×12)电池片组成。

3组件尺寸

常见面积为1.638m2(0.992m×1.652m)和1.94m2(0.992m×1.956m),组件的尺寸是安装方面考虑的重要因素。

4组件重量

目前市场上常见的多晶硅组件每平米的重量在12公斤左右(60片单块组件约19公斤) 。

5背板

对晶硅电池组件背板的性能要求通常包括:

具有良好的耐气候性能

层压温度下不起任何变化

与粘稠材料结合牢固

必须具有很低的热阻,并且能阻止水或水蒸气的进入

【记者解读:大家知道为什么背板通常选用白色吗?白色有利于电池片之间空隙处的光反射到前表面,有部分光会再反射到太阳能电池,增加了太阳能电池对光能的利用,有利于光电转换效率的提高】

6框架

平板组件必须有框架,以保护组件、方便组件的连接和固定。框架的主要材料有不锈钢、铝合金、橡胶及增强塑料等。

【记者解读:常规光伏框架一般是铝材料制作的。框架结构应该是没有突出部位的,以避免水、灰尘或者其他物体的积存。其表面氧化层厚度大于10μm,可以保证在室外环境使用30年以上不被腐蚀,牢固耐用】

7接线盒

组件的正负极在接线盒内与设计好的电缆相连接,与外部线路连接。具有如下几个主要特性:

外壳具有强烈的抗老化、耐紫外线能力

符合室外恶劣环境条件下的使用要求

优秀的散热模式,有效降低内部温度,满足电气要求

良好的防水、防尘

IP是国际用来认定防护等级的代号 IP(Ingress Protection)等级由两个数字所组成,第一个数字表示防尘;第二个数字表示防水,数字越大表示其防护等级越佳:

史上最全晶硅光伏组件参数详解
【记者解读:IP67的防护等级非常高了,可以做到完全防止粉尘进入,可以短时间浸入水中】

温度额定值参数

这组参数主要体现了温度对组件的一些参数的影响。

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1额定电池温度

额定电池温度是指当太阳能组件或电池处于开路状态,并在以下具有代表性情况时所达到的温度。

电池表面光强: 800 W /㎡

环境温度: 20℃

风速: 1 m /s

电负荷:无(开路)

倾角:与水平面成45°

支架结构:后背面无建筑物(自然通风)

【记者解读:此值一般为45±2℃(组件工作温度),由于光伏组件的功率温度系数为负值,故此额定电池温度值越低越好】

2功率温度系数

功率随温度的变化,单位%/K,为负值

3电压温度系数

电压随温度的变化,单位%/K,为负值

4电流温度系数

电流随温度的变化,单位%/K,为正值

【记者解读:通常组件温度降低时时,电池片的输出电流会随之降低,而电压随之升高,因而,设计光伏系统组串匹配逆变器,需考虑当地极端低温,防止组串电压超过逆变器的标称范围】

极限参数

以下参数体现了组件工作的极限条件

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1工作温度

组件的工作温度,通常指组件可以工作的外部环境温度范围。

【记者解读:一般光伏组件的工作温度是可以满足环境温度的。但是有一天你的需求变成在南极、北极甚至外太空建立电站,那么请不要忘记这个参数】

2最大系统电压

系统电压是指若干太阳能板组成一个太阳能发电系统,这个发电系统的最大直流电压;最大可以是1000V.

(假设光伏组件开路电压Voc的电压温度系数为-0.32%,STC下的Voc=44.7V,在极端工作低温-40℃下的Voc=44.7*(1+0.32%*(25+40))=54V,一般要求每个组串中设计串联组件数≤1000/54=18)。目前流行太阳能板的标准系统电压是600V(美国标准)和1000V(欧洲标准)

3最大保险丝额定电流

该值会大于最大工作点工作电流,用来保护组件及线缆。

以典型的集中式电站为例,在当前的集中式电站中,并联的组串数量高达100串,当有一串发生短路故障,所有组串的电流均会反灌故障组串,反灌电流可能超过800A,远远超出了线缆和组件的安全要求,易引发火灾事故,所以必须使用熔丝来切断故障电流,保护线缆和组件。

质保参数

质保是客户非常关注的,通常希望质保时间越久越好。但就是再优秀的产品也会有使用寿命,一般光伏组件质保分为产品质保及发电量质保。

史上最全晶硅光伏组件参数详解

相关认证

光伏认证就是国家认可的认证机构,如TUV(技术检验协会)、IEC (国际电工委员会)、中国质量认证中心(CQC)对光伏企业的产品符合是否符合其相关标准的认证。光伏产品的认证可以分为两大类别:安全认证和性能认证。

根据光伏产品出口的国家或地区不同,主要包括:

欧盟CE认证、TUV/VDE认证、MCS认证

加拿大CSA认证

美国ETL认证、UL认证

澳洲SAA认证、CEC列名

日本JET认证等等

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