引用本文請複製：

周猛、周義君、劉好等。工程應用中的光伏元件輸出功率衰減率評估［J］。 太陽能， 2022（2）：58-61。

我國為實現碳達峰、碳中和目標，將進一步推動可再生能源的發展，意味著今後光伏產業仍將保持較高的發展速度和空間

［1］

。雖然我國的光伏發電裝機容量已處於世界領先地位，但在光伏電站運維方面的現狀並不樂觀，在實際工程應用過程中可能會存在未及時發現光伏元件輸出功率衰減較大的情況。由於實際工程應用現場與實驗室加速老化測試環境並不完全相同，因此，如何快速評估光伏元件在工程應用中的效能，並對光伏元件輸出功率衰減率進行評估，具有重要意義。

本文介紹了加速老化實驗、第三方檢測機構檢測及工程應用現場實地測試這

3

種光伏元件輸出功率衰減率確定方法。其中，針對工程應用現場實地測試，以型號為

HT

I-V

525W

的

I-V

曲線測試儀，對某光伏電站中已執行

4

年的光伏元件進行輸出功率測試，並利用新生產的且與被測光伏元件同型號的光伏元件的電效能資料對被測光伏元件進行資料校正，從而得到在工程應用中光伏元件的輸出功率衰減率情況。

1 光伏元件輸出功率衰減率的確定方法

1.1 加速老化實驗

加速老化實驗是根據光伏元件在工程應用中的典型環境，在實驗室透過人工模擬和強化實際應用環境，以便在較短時間內加速光伏元件老化的方法。在標準測試條件

（STC）

，即

AM1。5

、太陽輻照度為

1000 W

、光伏元件工作溫度為

25

℃的情況下，分別透過測試得到在模擬光伏元件老化過程中，不同階段的光伏元件的最大輸出功率，從而可計算得到光伏元件的輸出功率衰減率。

1.2 第三方檢測機構檢測

該方法是將工程應用中的光伏元件送至第三方檢測機構進行光伏元件輸出功率衰減率檢測。具體方式為：自光伏元件投產執行之日起，根據專案裝機容量，定期在工程應用現場抽取足夠數量的光伏元件作為樣品，送至具備國家認證資質的第三方檢測機構進行檢測，由該機構在

STC

下測試得到光伏元件的最大輸出功率，並進一步計算得到光伏元件的輸出功率衰減率。

1.3 工程應用現場實地測試

1.3.1 測試方法

本文采用型號為

HT

I-V

525W

的

I-V

曲線測試儀檢測光伏元件的

I-V

和

P-V

曲線，採用專門用於測量太陽輻照度的標準太陽電池

HT304N

和用於測量光伏元件工作溫度的型號為

PT300N

的溫度感測器，分別測量得到太陽輻照度和光伏元件工作溫度後，

I-V

曲線測試儀可根據其內部程式按照通用的標準公式換算出被測光伏元件在

STC

下的最大輸出功率

P

1max

，然後將其與被測光伏元件的標稱輸出功率

P

2max

進行對比，最後計算得到光伏元件的輸出功率衰減率

PID

。

PID

的計算式可表示為：

針對此種確定方法，本文主要分析灰塵、汙垢等對光伏元件輸出功率衰減率的影響。

1.3.2 測試要求

根據

IEC 61215： 2016

系列標準

及《

HT

I-V

525W

I-V

曲線測試儀使用手冊》

［2］

，光伏電站中採用的光伏元件必須在出廠時已進行了全面的質量檢測且電致發光

（EL）

檢測也已合格。採用同一臺

I-V

曲線測試儀進行光伏電站中光伏元件的最大輸出功率測試，測試條件需要滿足：

1）

太陽輻照度不低於

800 W/m

2

；

2）

測量太陽輻照度時採用杆影法使太陽光線對標準太陽電池和被測光伏元件的入射角保持一致。

1.3.3 測試步驟

本文以某光伏電站中已執行

4

年的光伏元件為例，具體的光伏元件輸出功率衰減率測試步驟如下：

1）

基準資料檢測。從新生產的某一批次光伏元件中隨機選取與工程應用現場光伏元件同型號的光伏元件

12

塊，作為實驗參考組，記為“第①組”。利用

I-V

曲線測試儀對第①組光伏元件進行輸出功率測試，得到其折算到

STC

下的最大輸出功率；再利用式

（1）

計算得到光伏元件輸出功率衰減率；然後計算第①組光伏元件輸出功率衰減率的平均值

A

，並以該值作為基準資料，用於

I-V

曲線測試儀的零漂校準，即測試得到的資料的修正。

2）

在工程應用現場隨機選取距上次清洗時間為

3

個月的光伏元件

12

塊，記為“第②組”，按照上述方法得到

STC

下每塊光伏元件的最大輸出功率，從而計算得到其輸出功率衰減率

B

；然後對該值進行修正，以

（

B

–

A

）

的值作為每塊光伏元件的實際輸出功率衰減率。

3）

將第②組光伏元件全部清洗，清洗後的光伏元件記為第③組，然後再次利用步驟

1）

中的方法得到第③組光伏元件中每塊光伏元件

STC

下的最大輸出功率，從而得到其輸出功率衰減率

C

；然後對該值進行修正，以

（

C

–

A

）

作為工程應用現場每塊潔淨光伏元件的實際輸出功率衰減率，並以

（

B

–

C

）

作為因工程應用現場的灰塵、汙垢等影響因素造成的每塊光伏元件的輸出功率衰減率。

1.4 3 種光伏元件輸出功率衰減率確定方法的比較

3

種方法中，由於加速老化實驗的實驗環境與工程應用現場的不同，因此其得到的資料並不能完全真實地反映光伏元件輸出功率的衰減特性。而第三方檢測機構的檢測資料最為真實，但第三方檢測機構的檢測週期長、費用高，並不利於大規模推廣應用。

工程應用現場的實地測試能較為真實、快速地反映光伏元件在實際應用過程中的輸出功率衰減情況，並可對由灰塵、汙垢等因素造成的光伏元件輸出功率衰減率進行同步測算，但測量儀器需首先由基準資料進行校準，基準零漂資料能使測試結果的準確度得到一定的提高。透過在儘量接近

STC

的環境下進行光伏元件輸出功率測試，同時加大測試樣本，可以進一步減小

I

-

V

曲線測試儀的誤差，可更客觀地反映光伏元件在工程應用中的輸出功率衰減率。

2 光伏元件輸出功率衰減率的資料分析

採用工程應用現場實地測試的方法進行光伏元件輸出功率衰減率的評估。按照前文中該方法的具體步驟，仍基於前文第①組

～

第③組光伏元件，計算不同情況下光伏元件的輸出功率衰減率。

對第①組光伏元件進行資料採集，統計第①組光伏元件在

STC

下的最大輸出功率，利用式

（1）

計算得出每塊光伏元件的輸出功率衰減率，並以所有光伏元件輸出功率衰減率的平均值作為

I

-

V

曲線測試儀的零漂校準值，第①組光伏元件的測試結果如表

1

所示。

選取太陽輻照度較強的天氣分別進行第②、③組光伏元件的最大輸出功率測試，並計算得出其輸出功率衰減率，計算結果分別如表

2

、表

3

所示。

第②組光伏元件是已運行了

4

年且積灰

3

個月的光伏元件，由表

2

可知，第②組光伏元件的實際輸出功率衰減率的平均值是

5。60%

，該值相對於清洗過後的第③組光伏元件的實際輸出功率衰減率的平均值增加了

1。08%

，這說明積灰、汙垢等對光伏元件的輸出功率衰減有較大影響。

由表

3

可知，清洗後的第③組光伏元件的實際輸出功率衰減率平均值為

4。52%

，根據本文所用光伏元件的供應商提供的光伏元件輸出功率有限質保書中的承諾“自質保起始日起，多晶矽光伏元件的輸出功率衰減率在第

1

年不超過

2。5%

，第

2

～

25

年每年的衰減率為

0。7%

”可知，本文中已執行

4

年的光伏元件的理論輸出功率衰減率應不大於

4。60%

，透過實際測試得到的資料與理論資料的吻合度較高，說明該光伏元件輸出功率的衰減率較為正常。

3 結論

本文以某光伏電站為例，利用型號為

HT

I

-

V

525W

的

I-V

曲線測試儀，透過工程應用現場實地測試方法得到光伏電站中存在積灰和清潔後的光伏元件在

STC

下的最大輸出功率，進而計算得到光伏元件的輸出功率衰減率，並對積灰和清潔後的光伏元件的輸出功率衰減率進行了評估，以便為工程應用中光伏元件的電效能評估提供依據，從而可確定光伏元件的清洗週期。

我國基本還未開展在工程應用現場對光伏元件輸出功率衰減率進行評估的工作，若僅依託加速老化實驗評估光伏元件輸出功率衰減率，無法為光伏電站的運維成本及財務分析提供有效依據，不利於光伏產業的健康發展。由於工程應用現場實地測試的方法需要大量樣本資料作支撐，因此後續需加強對光伏元件電效能資料的收集力度，定期分析測算其輸出功率衰減率，建立光伏元件輸出功率衰減率資料庫。在工程應用中建立實際的光伏元件輸出功率衰減模型，真正做到對光伏元件廠家提供的輸出功率衰減率進行評估考核，從而促進光伏元件提升光電轉換效率，推算光伏元件清洗的最優週期，為光伏電站降本增效提供便利，同時還可為行業併購時光伏元件的折舊提供依據，降低收購風險。

作者 | 周猛 *，周義君，劉好

單位 | 湖北能源集團廣水王子山光伏發電有限公司

DOI： 10。19911/j。1003-0417。tyn20201201。01