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要對光伏系統的 I-V 曲線(xiàn)進(jìn)行分析,我們可以使用 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀,將實(shí)際測量的曲線(xiàn)與標準曲線(xiàn)或預測曲線(xiàn)進(jìn)行對比,同時(shí)綜合考慮各種環(huán)境因素,比如遮擋和溫度等。
“光伏陣列故障排除流程圖”是一份詳盡的綜合指南,它是根據豐富的現場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗、光伏模塊可靠性方面的文獻,以及國家可再生能源實(shí)驗室 (NREL) 的專(zhuān)家建議編制而成。Fluke Solmetric PVA-1500 等 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀可為識別光伏系統中的硬件性能問(wèn)題提供詳盡的洞察。但是,遮擋、污染、輻照度、溫度以及測量技術(shù)等因素會(huì )使光伏性能測量過(guò)程變得復雜。
圖中顯示了本文探討的六種 I-V 曲線(xiàn)偏離情況。我們按照流程圖中所呈現的順序,對這些偏離情況進(jìn)行了編號。
首先,驗證測試是否返回了有效的 I-V 曲線(xiàn)。如果沒(méi)有,請確保測試導線(xiàn)連接正確。如果測試導線(xiàn)連接正確,則可能是源電路不完整。請檢查是否已安裝串聯(lián)保險絲,并檢查其通斷性。如果串聯(lián)保險絲出現故障,那么問(wèn)題可能出在源電路的接線(xiàn)上。在測試出現故障的模塊之前,建議先檢查模塊之間的連接是否斷開(kāi),并尋找任何損壞的跡象,如燒毀痕跡等。
在極少數情況下,測試所返回的 I-V 曲線(xiàn)會(huì )顯示出垂直下降或向下的狹窄尖峰。出現這種情況的原因可能是間歇性電氣互連故障,例如測試引線(xiàn)受到擠壓或對接接頭壓接不當。如果間歇性連接問(wèn)題出現在光伏源電路中,需要將其隔離并進(jìn)行必要的修復。
針對現場(chǎng)性能問(wèn)題,我們需要建立一個(gè)比較標準,這個(gè)標準通?;谀K銘牌數據或鄰近電路的測量結果。像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀會(huì )利用軟件來(lái)預測標準測試條件下的性能特征,并根據現場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行相應的調整。如果是標準的 I-V 曲線(xiàn)形態(tài)且性能因子在 90% 到 100% 之間,則通常表明光伏源電路或模塊處于正常工作狀態(tài)。
I-V 曲線(xiàn)可能出現多種偏離情況,而導致這些偏離情況的原因有多種。這些偏離情況可能表現為曲線(xiàn)上出現階梯或鋸齒,這通常意味著(zhù)存在電流不匹配的問(wèn)題,可能由遮陽(yáng)或電池單元損壞等問(wèn)題引起。
I-V 曲線(xiàn)上有鋸齒或階梯,這是第一種偏離情況,通常與測試電路中的電流不匹配有關(guān)。當旁路二極管被激活并繞過(guò)功率較弱或光照較少的電池單元時(shí),I-V 曲線(xiàn)上就會(huì )出現階梯。階梯的數量和寬度會(huì )隨遮擋的程度和范圍而發(fā)生變化。電流不匹配可能由多種情況引起,包括不均勻的污染、部分遮擋、電池單元或電池單元串損壞,以及旁路二極管短路等。
只有 Isc 低于預期值,I-V 曲線(xiàn)的其他數據都正常。這種情況可能是由于操作失誤、輻照度測量不準確、遮擋、污染或模塊性能問(wèn)題所引起的??紤]到這些問(wèn)題有些是可以糾正的,所以在故障排除流程圖中,將這種偏離情況排在了較為靠前的第二位。
故障排除流程圖中的第三種偏離情況是 Voc 偏低。電池溫度測量不正確最可能導致 Voc 偏低。此外,在某些測試條件下,遮擋也可能降低 Voc。硬件問(wèn)題也可能是原因之一。但是,鑒于開(kāi)路電壓是所有光伏模塊參數中老化最慢的參數之一,在斷定電池單元退化與低 Voc 之間存在因果關(guān)系之前,您應仔細權衡其他原因。
拐點(diǎn)比預期更圓滑是第四種 I-V 曲線(xiàn)偏離情況的特點(diǎn)。通常很難判斷拐點(diǎn)過(guò)于圓滑是明確的 I-V 曲線(xiàn)變形,還是曲線(xiàn)斜率變化所產(chǎn)生的錯覺(jué)。拐點(diǎn)圓滑可能是老化過(guò)程的一種體現。您需要重新測試和長(cháng)期監測電路以識別和跟蹤趨勢。
I-V 曲線(xiàn)垂直段的斜率低于預期值是第五種 I-V 曲線(xiàn)偏離情況的特征。您可以通過(guò)直觀(guān)地比較實(shí)際測量的曲線(xiàn)與預測曲線(xiàn),或者對比整個(gè)組串測量中的電壓比值來(lái)檢測這種情況。但前提是,這些曲線(xiàn)不應存在因不匹配效應而產(chǎn)生的階梯。電壓比的計算公式如下:VMP ÷ VOC。電壓比這個(gè)指標可以非常好地識別在 I-V 曲線(xiàn)垂直段具有非典型斜率的組串。
I-V 曲線(xiàn)水平段的斜率高于預期值是第六種,也就是最后一種 I-V 曲線(xiàn)偏離情況的特征。您可以通過(guò)直觀(guān)地比較實(shí)際測量的曲線(xiàn)與預測曲線(xiàn),或者對比整個(gè)組串測量中的電流比值來(lái)檢測這種情況。但前提是,這些曲線(xiàn)不應存在因不匹配效應而產(chǎn)生的階梯。電流比的計算公式如下:IMP ÷ ISC 電流比這個(gè)指標可以非常好地識別在 I-V 曲線(xiàn)水平段具有非典型斜率的組串。在查找硬件問(wèn)題之前,請確保已經(jīng)排除遮擋、污染以及輻照度測量錯誤。
像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀在光伏系統故障排除過(guò)程中扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色。它們不僅能夠提供識別問(wèn)題的詳盡數據,而且還能夠協(xié)助記錄和監控隨時(shí)間變化的系統性能。
為了有效地排除光伏系統故障,我們需要對硬件和環(huán)境因素有全面的了解。通過(guò)使用諸如 Fluke Solmetric PVA-1500 之類(lèi)的先進(jìn)工具,并遵循上述的結構化方法,可以顯著(zhù)提高診斷和解決光伏系統性能問(wèn)題的準確性和效率。
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