【运维必备工具】I-V曲线测试仪 你会用吗？

在光伏电站中，组件的功率输出性能对电站的发电量起着决定性作用。

那么，影响光伏组件功率输出的因素有哪些?我们可以将其分为内部因素和外界环境因素。

其中内部因素主要包括电池片损坏、电池片老化、封装材料老化、电池片衰减以及组件匹配损失等;外界环境因素包括组件遮挡、环境温度、日照强度、风速等。

为了准确地评估光伏阵列的运行状态，我们需要在不同情况下对光伏组件的输出性能进行检测，今天我们要介绍的就是检测光伏组件输出性能的利器—I-V曲线测试仪。

I-V曲线测试仪1简介

I-V曲线测试仪主要用于组件生产、电站现场到货验收、故障诊断等环节。

其中，组件生产过程中采用固定式I-V测试仪，在组件出货前对其进行测试和分类;在电站现场主要使用便携式I-V测试仪，便于携带，操作方便，能够在实际使用环境中对组件进行检测。

下面，我们主要讨论一下便携式I-V测试仪。

2测试原理

I-V曲线测试仪检测原理：将光伏组件连接至专用电容器，将其作为可变负载，在光伏组件给电容充电的过程中，进行电流和电压采样，并记录对应电流电压数据绘制成I-V曲线图。其测量工作原理如下图所示：

电容充放电法测量光伏阵列伏安特性的工作原理图

对应上图，整个测量过程如下：

首先采样控制电路发开关S2控制信号使开关S2闭合，通过功率电阻R把电容上残余的电量消耗掉，使电容保持零初始状态;

然后，采样控制电路发开关S2控制信号使开关S2断开，发开关S1控制信号使开关S1闭合，同时控制电压、电流采样电路按合适的采样速度对电容充电整个过程的电压、电流进行采样。

S1刚闭合时流过电容C的充电电流就是光伏阵列的短路电流I，当流过电容C的充电电流为零时，表示电容充电过程结束，此时采样的电压就是光伏阵列的开路电压V;最终得到的电流电压数据可绘制成下图所示的I-V曲线和P-V曲线图。

需要说明的是，室内固定式I-V测试仪和便携式I-V测试仪测试条件不一样，室内固定式I-V测试仪一般在光强为1000W/m2，光谱为AM1.5，温度为25℃的标准环境下(STC)测试;而便携式I-V测试仪直接在实时环境下测试，其测试结果一般需转换为标准测试数据，便于与标准测试数据比较。

检测案例分享

1组件衰减测试

通过I-V曲线测试仪检测光伏组件的输出性能，将测试结果转换为STC条件后的功率与组件标称功率进行比较，可计算得到该组件的衰减率。如下表所示:

组件衰减测试结果表

由上表可知，被测两块组件功率衰减为19.2%和13.5%，均存在较大衰减，若该电站并网时间较短，可进一步进行实验室检测，分析衰减原因。

2灰尘遮挡检测

灰尘遮挡是光伏电站比较常见的问题，为了清晰地了解灰尘遮挡对于电站发电量的影响，我们需要对灰尘遮挡的组件进行测试。

从上面的现场照片可以看出，不同电站灰尘遮挡现象不一。我们在关注灰尘遮挡损失的同时也需要寻求合理的组件清洗方案，不同的电站，积灰情况不同，清洗的频率也应该不同。是否可以根据不同电站灰尘遮挡的情况评估组件的清洗周期?

由上表我们可计算出该电站光伏组件因灰尘遮挡造成的单块组件平均损失为3.47%，整串损失为2.47%，结合上次清洗时间、电价、发电量、清洗成本等信息，即可估算出该电站的最佳清洗周期，如下图所示：

通过上图可看出，该电站每年清洗7次为最佳清洗周期，但该数据仍需结合电站实际情况灵活调整。

3失配检测

组串串联失配指同一条支路中，各组件电气性能不一致，导致最终形成木桶效应，出现功率损失的现象。按照标准，一般要求光伏电站串联损失不超过1%。因此我们需要定期对电站的失配损失进行检测，组串串联失配的检测结果如下表所示：

从上表可看出，该支路串联失配损失约为0.53%，小于1%的参考值，属于正常。若检测结果较大，则需要更进一步分析，将异常组件进行更换，防止更大损失。

除上述几种常见测试需要使用I-V曲线测试仪外，光伏组件的温升损失，并联失配损失，杂草遮挡损失等均需要使用I-V曲线测试仪进行检测。因此，对于一个大型光伏电站，I-V曲线测试仪必不可少。

I-V曲线测试仪选型

目前市场上便携式I-V曲线测试仪较多，我们在购买时应该注意什么，什么样的产品能够满足我们日常运维需求，我们在采购的时候应关注以下几个方面：

1安全性能

在组串I-V测试中，系统电压高达1000V，因此在设备选择过程中必须满足电气安全要求，选择经过专业认证或可靠厂家的测试设备。

2量程

不同的I-V曲线测试仪量程不一，不同的测试条件使用的仪器量程不同，因此在选择仪器时，需注意仪器量程是否满足测试需求。

I-V曲线测试仪的量程主要考虑两个方面，第一是电压，目前传统光伏电站为1000V系统，但少数电站已经走上了1500V系统的道路，因此必须考虑电压量程是否满足电站需求;第二需要考虑的是电流，不同的测试仪最大允许电流不一，如额定电流为10A时，只能测量单个组件或某一个支路，不能对整个汇流箱下并联的组串进行一次测试。

3精度

不同设备精度差别较大，便携式I-V曲线测试不需追求最佳精度，但必须在合理范围内准确可靠。

4存储

所选设备应有足够的空间进行数据存储。

5重量

因光伏电站特殊环境影响，在进行I-V曲线测试时，需要工作人员长时间携带设备，应该考虑设备的可携带性。

I-V曲线测试仪使用方法

I-V曲线测试仪在使用时需注意以下几点：

1) 在辐射强度大于等于700W/㎡时进行测试;

2)提前录入所测组件相关参数，如电流、电压、功率温度系数;

3)温度读数保持稳定后方可进行测试;

4)辐射强度传感器必须与组件安装倾角保持一致。

目前市场上主流的I-V曲线测试仪厂家有日本TAHARA、意大利HT、德国PVE、日本EKO、德国Daystar、合肥Kewell、台湾群菱等。

下面我们以HT-400型号的设备为例，详细说明一下具体的检测过程：

1.太阳辐射入射角检测

2.检测现场辐照度是否满足测试条件

3.断开测试组件所在支路的电源

4.将I-V曲线测试仪与需要测试的组件线缆进行连接

5.输入所测组件的参数，并选择需要测试的组件数量

6.按“GO/Stop”键开始测试，并且对测试结果进行保存

7.使用专业软件将仪器测试的数据导出，并且进行数据分析

木联能作为可再生能源整体解决方案提供商，除全生命周期的智能化产品外，一直致力于提供光伏电站远程诊断服务、光伏电站现场运行诊断服务、光伏电站运维管理咨询服务、企业定向运维培训等光伏电站运维管理解决方案，以供客户根据实际情况进行选择，共同促进电站的智能化管理和高效化运维。