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隨著(zhù)光伏陣列的老化,系統性能可能因眾多潛在原因而下降。有些原因是可以預見(jiàn)的,比如污染損耗和陣列的長(cháng)期退化。還有一些則可能是意外情況,比如旁路二極管故障或模塊破裂等。由于 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀能夠記錄光伏源的所有電流和電壓工作點(diǎn),這使得它具備識別光伏系統性能下降的各種癥狀的獨特能力。
每個(gè)光伏模塊的數據表都會(huì )提供一個(gè)模型 I-V 曲線(xiàn),它會(huì )展示在標準測試條件 (STC) 下,該模塊各種可能的工作或負載電流和電壓組合。當實(shí)際測量的 I-V 曲線(xiàn)在高度、寬度或形態(tài)上與預測的 I-V 曲線(xiàn)(即基于模型 I-V 曲線(xiàn)預測,并根據實(shí)際輻照度和溫度條件調整后的曲線(xiàn))存在顯著(zhù)偏差時(shí),這種偏差的性質(zhì)能夠為查明潛在的性能問(wèn)題提供線(xiàn)索。利用像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀,我們能夠更有效地檢測光伏系統性能下降的癥狀。
Fluke Solmetric PVA 1500 V 光伏分析儀套件,配備 Fluke SolSensor
光伏系統故障排除的安全考慮事項
在使用電氣系統時(shí),安全性是首要考慮的因素。為了保障安全,必須理解光伏系統的構造和工作原理,使用符合額定值的測試設備,并嚴格遵守 NFPA 70E 等安全標準。相較于其他測試方法,使用像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線(xiàn)繪圖儀能提高安全性,因為它允許我們在進(jìn)行測試時(shí),無(wú)需將電路置于逆變器負載下。
基本測試過(guò)程
在商業(yè)和公用事業(yè)規模的光伏系統中,通常會(huì )在電氣隔離的匯流箱中來(lái)測量 I-V 曲線(xiàn)的軌跡。舉例來(lái)說(shuō),如果區域級監控器或無(wú)人機紅外測溫儀顯示匯流箱性能有所下降,I-V 曲線(xiàn)繪圖儀可以立即將其標記出來(lái)以便開(kāi)展檢查。在進(jìn)行隔離之后,先進(jìn)行目視檢查,然后繪制 I-V 曲線(xiàn),就可以識別出性能下降的源電路。經(jīng)過(guò)校準的性能測量包括在陣列的正面安裝輻照度傳感器,并在模塊的背面安裝溫度傳感器。每個(gè)光伏源電路都會(huì )進(jìn)行單獨的測試,整個(gè)流程僅需 10 到 15 秒,而所有的數據都會(huì )以電子方式保存。
標準的形態(tài)及性能
為了在現場(chǎng)識別性能問(wèn)題,需要建立一個(gè)比較標準。在進(jìn)行故障排除時(shí),您可以利用相鄰光伏源電路的測量值來(lái)進(jìn)行對比。不過(guò),通常會(huì )使用模塊的銘牌數據作為性能比較的依據,特別是當您需要對性能進(jìn)行長(cháng)期基準測試時(shí)。
在執行 I-V 曲線(xiàn)測試之前,您需要先確定要測試的模塊,以及要將多少個(gè)模塊串聯(lián)或并聯(lián)。根據這些數據以及其他設置輸入,軟件會(huì )計算在標準測試條件下預期的性能特征,如 Isc、Imp、Voc、Vmp 和 Pmp。由于現場(chǎng)條件與工廠(chǎng)測試條件往往存在差異,I-V 曲線(xiàn)繪圖儀會(huì )采用數學(xué)模型來(lái)綜合考慮現場(chǎng)的實(shí)際輻照度和溫度條件,并生成被測光伏源電路或模塊的 I-V 預測曲線(xiàn)和的最大功率預測值。
當光伏源電路或模塊處于正常工作狀態(tài)時(shí),其 I-V 曲線(xiàn)會(huì )呈現出標準的形態(tài)。此外,曲線(xiàn)繪圖儀根據 I-V 數據計算得出的最大輸出功率額定值將非常接近預測的最大功率值。在這種情況下,我們使用性能因子 (PF) 來(lái)量化實(shí)際測量的 I-V 曲線(xiàn)與預測曲線(xiàn)之間的一致程度。一致程度以百分比形式進(jìn)行報告,并通過(guò)測量和預測的最大功率值 (PMP) 進(jìn)行計算,具體公式為:PF =(實(shí)際測量的PMP ÷ 預測的 PMP)× 100。若曲線(xiàn)形態(tài)正常,且性能因子維持在 90% 至 100% 的范圍內,這表明光伏源電路或模塊處于正常工作狀態(tài),不存在嚴重遮擋或污染問(wèn)題。
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