CN106301220A - 光伏组件温度系数获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏组件温度系数获取方法，包括：采用直流电源对光伏组件通电，并设定光伏组件的指定温度值；检测光伏组件的实际温度，当达到指定温度时直流电源停止通电；获取光伏组件当前的实际温度值及电性能数据；分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，得到光伏组件的温度系数。本发明通过给光伏组件通电使其升温，并根据光伏组件的温度与对应的电性能数据的函数关系计算得到光伏组件的温度系数，整个过程操作简便且精确度较高，能有效提高生产效率，具有极佳的实用价值。

Description

光伏组件温度系数获取方法

技术领域

本发明涉及光伏组件测试技术，尤其涉及一种光伏组件温度系数获取方法。

背景技术

光伏发电系统在实际应用中，其发电性能受自然环境条件的影响较大，系统主要部件光伏电池组件工作温度是影响光伏发电的重要因素之一。光伏电池的开路电压随工作温度的升高而降低，短路电流随工作温度的升高而升高，总体来说，功率随工作温度的升高而降低。Voc开路电压，Isc短路电流，Pmax最大功率与组件温度之间的关系，即为光伏组件的温度系数。因此实验室开展评定光伏组件温度系数的项目至关重要。

根据标准IEC61215：2005《地面用晶体硅光伏组件-设计鉴定和定型》中规定，光伏组件的温度系数有两种方法：自然光测试法和太阳模拟器测试法。具体来说：

自然光测试法：难度很大，对环境要求非常苛刻，鲜有人用。

太阳模拟器测试法：业内通常采用环境箱、加热灯、金属板、水槽等外界条件对光伏组件进行温度控制，达到对应的温度点后使用光伏模拟器采集组件的I-V特性曲线。但这种方法往往有以下缺点：对温度的控制局限于组件最外面的背板封装材料，透过电池外表面还有EVA、焊带等其他封装材料，与电池的实际温度存在差异；外界加热条件相对复杂，测试组件时最少需要监控6个点的温度，对组件升温要求时间长且有很高的精度；搬运过程中温度有所改变；还有少部分实验室采用了太阳模拟器与测试组件一起放在环境箱，通过环境箱进行温度控制，耗费相当大的成本。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种光伏组件温度系数获取方法，其可改善现有技术中温度系数获取过程复杂且精确度不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用一种光伏组件温度系数获取方法，包括：

采用直流电源对光伏组件通电，并设定光伏组件的指定温度值；

检测光伏组件的实际温度，当达到指定温度时直流电源停止通电；

获取光伏组件当前的实际温度值及电性能数据；

分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，得到光伏组件的温度系数。

作为本技术方案的进一步改进，采用直流电源对光伏组件通电，包括：在光伏组件的正、负引出端之间连接一直流电源，使得光伏组件在通入电流的作用下升温。

作为本技术方案的进一步改进，设定光伏组件的指定温度值，包括：在预设的温度范围内设置多个逐渐递增的温度值作为指定温度值，且相邻两个指定温度值之间的温差为2-4℃。

作为本技术方案的进一步改进，设定光伏组件的指定温度值，包括：在预设的温度范围内设置多个逐渐递增的温度值作为指定温度值。

作为本技术方案的进一步改进，检测光伏组件的实际温度，包括：在光伏组件表面布置温度采集器并实时获取光伏组件的温度数据。

作为本技术方案的进一步改进，在光伏组件表面布置温度采集器，包括：将温度传感器设于所述光伏组件的上表面，且位于光伏电池片的上方。

作为本技术方案的进一步改进，实时获取光伏组件的温度数据，包括：利用温度传感器实时监测光伏组件至少4个位置处的温度数据；计算出温度数据的平均值，并以此平均值作为光伏组件当前的实际温度值。

作为本技术方案的进一步改进，当达到指定温度时直流电源停止通电，包括：当所述光伏组件的实际温度值与指定温度值的温差稳定在0.5℃以内时，关闭所述直流电源。

作为本技术方案的进一步改进，获取光伏组件的电性能数据，包括：利用太阳模拟器获取光伏组件的开路电压、短路电流及输出功率。

作为本技术方案的进一步改进，分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，包括：绘制电性能数据与实际温度值的函数关系图，利用最小二乘法计算得到开路电压温度系数、短路电流温度系数及输出功率温度系数。

本发明通过给光伏组件通电使其升温，并根据光伏组件的温度与对应的电性能数据的函数关系计算得到光伏组件的温度系数，整个过程操作简便且精确度较高，能有效提高生产效率，具有极佳的实用价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的光伏组件温度系数获取方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的光伏组件温度系数获取方法的操作示意图。

图3为本申请实施例提供的光伏组件温度系数获取方法中开路电压和光伏组件实际温度之间的函数关系图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1所示，本发明提供一种光伏组件温度系数获取方法，其包括：

S101：采用直流电源对光伏组件通电，并设定光伏组件的指定温度值；

S102：检测光伏组件的实际温度，当达到指定温度时直流电源停止通电；

S103：获取光伏组件当前的实际温度值及电性能数据；

S104：分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，得到光伏组件的温度系数。

在本申请较佳实施例中，采用直流电源对光伏组件通电，包括在光伏组件的正、负引出端之间连接一直流电源，用于对光伏组件通入正向激发电流，使得光伏组件在通入电流的作用下升温。所述直流电源主要用于使光伏组件内的光伏电池升温，其中原理在于：接入直流电源后，光伏电池处于激发状态，不断的有分子运动，使得温度升高，具体来说，对光伏电池外加正向电流后，会向光伏电池中注入大量非平衡载流子，电池依靠从扩散区注入的载流子不断复合发出光子，通过分子运动代替外部条件的加热。

其中，所述直流电源的规格可以是10A-20A，本申请优选为15A，所述光伏电池的温度随着通入电流的大小而升降，在通电的状态下，光伏组件的温度将逐渐攀升，并向指定温度值靠近。其中，设定光伏组件的指定温度值，包括：在预设的温度范围内设置多个逐渐递增的温度值作为指定温度值，在较佳实施例中，预设的温度范围为25℃至45℃区间，因此，所述指定温度值包含25℃至45℃之间的多个呈逐渐递增的温度值，且相邻两个指定温度值之间的温差为2-4℃。

在本申请较佳实施例中，检测光伏组件的实际温度，包括：在光伏组件表面布置温度采集器并实时获取光伏组件的温度数据。所述温度采集器位于所述光伏组件的上表面，且与光伏组件内的光伏电池片对应设置，使得温度采集器位于光伏电池片上方。

在实际检测过程中，为了更合理、更精准的得到光伏组件的温度值，本申请优选采用多个温度采集器，其均匀分布于光伏组件上表面的不同区域中(至少4个位置处)，如图2所示，用于获取光伏组件不同位置处的温度数据，由于不同位置处存在温度差异，因此，取平均温度值作为光伏组件的当前温度数据，这样误差更小、测试结果更科学精准。所述温度采集器可以是温度传感器。

另外，达到指定温度，是指：光伏电池片的实际温度与指定温度值的温差稳定在0.5℃以内，即视为光伏电池温度达到指定温度。

在本申请较佳实施例中，获取光伏组件的实际温度值，主要包括：记录所述温度传感器所获取的光伏组件的实际温度值。获取光伏组件的电性能数据，主要包括：利用太阳模拟器获取光伏组件的开路电压、短路电流及输出功率。

在本申请较佳实施例中，分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，包括：绘制电性能数据与实际温度值的函数关系图，利用最小二乘法计算得到开路电压温度系数、短路电流温度系数及输出功率温度系数。

以下为本申请光伏组件温度系数的获取方法的具体实施例：

首先，接通15A的直流电源，给光伏组件通电，光伏组件在通电的状态下逐渐升温，并依次达到不同的指定温度值；

然后，当温度传感器检测到光伏组件的温度达到某一指定温度时，停止通电。此时，利用太阳模拟器获取当前指定温度下的电性能数据，主要包括开路电压、短路电流及输出功率等数据。每达到一个指定温度，就利用太阳模拟器获取一次当前温度下的电性能数据。

在本实施例中，所述指定温度主要覆盖于25℃至45℃之间，依次获得光伏组件在各个指定温度下的电性能数据，且为了得到更加精准的测试结果，本实施例中的各个指定温度之间的温差保持在2-3℃，逐一递增，具体如下表所列：

最后，根据上述记录的各个指定温度下的光伏组件的电性能参数，计算获得光伏电池的温度与电性能参数的线性函数关系，从而得到线性函数的斜率，即温度系数。

以开路电压和电池温度的关系为例进行说明，根据上表所列的实测电池温度与开路电压的数据，计算出两者间的关系函数，若设实测电池温度为X，其所对应的开路电压为Y，则两者间的函数图如图3所示，Y＝-0.1282X+40.605，根据此函数关系式，即可计算出任意温度下的开路电压值。可见，该函数对应的直线斜率为-0.1282，该斜率为绝对温度系数；若想获得相对温度系数，则只需将绝对温度系数除以25℃时的短路电流IscStd、开路电压VocStd和输出功率Pmax，即可得到以百分数表示的相对温度系数。

当然，对于短路电流、输出功率来说，其随着电池温度的变化也会呈现出不同的变化，短路电流与电池温度的函数关系式以及输出功率与电池温度的函数关系式，同样也可根据上表所列数据而得到，在此不再赘述。可见，温度系数是一个相对值，其相对于开路电压VocStd、短路电流IscStd及输出功率Pmax来说表现出不同的斜率的线性函数关系。

值得一提的是，所述线性函数图的绘制时，需建造最小二乘法拟合曲线，使曲线穿过每一组数据；从最小二乘法拟合的电流、电压和功率的直线斜率计算短路电流温度系数、开路电压温度系数及输出功率温度系数。从上述数据可知，当电池温度升高时，所述短路电流将升高、输出功率将降低，因此，短路电流的温度系数(即线性函数的斜率)为正值，而输出功率的温度系数为负值。

综上所述，本发明通过给光伏组件通电使其升温，并根据光伏组件的温度与对应的电性能数据的函数关系计算得到光伏组件的温度系数，整个过程操作简便且精确度较高，能有效提高生产效率，具有极佳的实用价值。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims (10)

1.一种光伏组件温度系数获取方法，其特征在于，包括：

采用直流电源对光伏组件通电，并设定光伏组件的指定温度值；

检测光伏组件的实际温度，当达到指定温度时直流电源停止通电；

获取光伏组件当前的实际温度值及电性能数据；

分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，得到光伏组件的温度系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：采用直流电源对光伏组件通电，包括：在光伏组件的正、负引出端之间连接一直流电源，使得光伏组件在通入电流的作用下升温。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：设定光伏组件的指定温度值，包括：在预设的温度范围内设置多个逐渐递增的温度值作为指定温度值，且相邻两个指定温度值之间的温差为2-4℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：设定光伏组件的指定温度值，包括：在预设的温度范围内设置多个逐渐递增的温度值作为指定温度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：检测光伏组件的实际温度，包括：在光伏组件表面布置温度采集器并实时获取光伏组件的温度数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在光伏组件表面布置温度采集器，包括：将温度传感器设于所述光伏组件的上表面，且位于光伏电池片的上方。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：实时获取光伏组件的温度数据，包括：利用温度传感器实时监测光伏组件至少4个位置处的温度数据；计算出温度数据的平均值，并以此平均值作为光伏组件当前的实际温度值。

8.根据权利要求5-7所述的方法，其特征在于：当达到指定温度时直流电源停止通电，包括：当所述光伏组件的实际温度值与指定温度值的温差稳定在0.5℃以内时，关闭所述直流电源。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：获取光伏组件的电性能数据，包括：利用太阳模拟器获取光伏组件的开路电压、短路电流及输出功率。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：分析光伏组件的实际温度值与电性能数据的关系，包括：绘制电性能数据与实际温度值的函数关系图，利用最小二乘法计算得到开路电压温度系数、短路电流温度系数及输出功率温度系数。