本發(fā)明屬于光伏測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

能源是人類社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力來(lái)源，隨著當(dāng)今社會(huì)工業(yè)化水平增加、人口過(guò)快增長(zhǎng)，能源短缺與環(huán)境污染已成為全世界共同面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。光伏發(fā)電技術(shù)由于其清潔安全、可再生、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已成為解決世界能源、環(huán)境問(wèn)題的有效途徑之一。光伏組件作為光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的基本單元，其發(fā)電特性與可靠性的測(cè)試直接影響整個(gè)光伏系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)。

光伏組件發(fā)電性能測(cè)試一般分為室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試與戶外測(cè)試，其中室內(nèi)測(cè)試可以在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)試光伏組件的發(fā)電參數(shù)卻無(wú)法反映光伏組件在實(shí)際工作條件下的發(fā)電與衰減狀況，所以戶外測(cè)試被廣泛應(yīng)用于光伏組件的性能測(cè)試。目前國(guó)內(nèi)外使用較多的戶外測(cè)試方法為在并網(wǎng)狀況下測(cè)試光伏組件的輸出功率，但由于逆變器中最大功率點(diǎn)算法與逆變轉(zhuǎn)換效率對(duì)不同光伏組件影響不同，且本身具有動(dòng)態(tài)變化的特性，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)在，一些測(cè)試系統(tǒng)直接采取I-V掃描的方法對(duì)光伏組件進(jìn)行戶外測(cè)試，中國(guó)專利201410844202.4《一種光伏組件戶外暴露試驗(yàn)方法》中，將待測(cè)光伏組件安裝在投樣點(diǎn)，連接負(fù)載電阻模擬其運(yùn)行環(huán)境，并做定期的電性能測(cè)試，雖然此方法獲得的電性能參數(shù)較為精確，但是缺少真實(shí)的并網(wǎng)條件，衰減機(jī)理也有所差異；中國(guó)專利201610692861.X《一種光伏組件戶外發(fā)電特性與衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)》中，在真實(shí)并網(wǎng)條件下，能夠定期斷開(kāi)與逆變器的連接并自動(dòng)掃描每個(gè)光伏組串的直流端參數(shù)，其他通道組串仍處于并網(wǎng)工作狀態(tài)，每個(gè)通道的切換過(guò)程主要由一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)拓?fù)渫瓿?，此方法的測(cè)試對(duì)象主要為光伏組串或陣列，在評(píng)價(jià)光伏組件的衰減特性時(shí)，不能將同一光伏組串內(nèi)組件間的失配因素排除。

基于以上所述，提供一種適用于多種不同光伏組件的戶外性能測(cè)試，有利于完善對(duì)光伏組件發(fā)電特性及可靠性的評(píng)估的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)實(shí)屬必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)，適用于多種不同光伏組件的戶外性能測(cè)試，主要用于研究光伏組件在戶外實(shí)際應(yīng)用情況下的發(fā)電特性及衰減特性，有利于完善對(duì)光伏組件發(fā)電特性及可靠性的評(píng)估。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括：光伏組件、光伏組件選擇控制器、電流-電壓特性曲線測(cè)試儀、逆變器、太陽(yáng)輻照度測(cè)試儀、熱電偶、熱電偶選擇器以及處理系統(tǒng)；所述光伏組件通過(guò)串聯(lián)方式連接成光伏組串，測(cè)試對(duì)象可以為一個(gè)或多個(gè)光伏組串；所述光伏組件選擇控制器連接于所述光伏組件，光伏組串中被抽取的光伏組件通過(guò)所述光伏組件選擇器斷開(kāi)與其他光伏組件的連接，再連接到所述電流-電壓特性曲線測(cè)試儀上進(jìn)行測(cè)試，完成直流端曲線掃描后通過(guò)所述光伏組件選擇器切換回原光伏組串，通過(guò)所述逆變器并網(wǎng)工作，光伏組串中未被選擇的光伏組件始終保持串聯(lián)連接狀態(tài)，統(tǒng)一接入所述逆變器，逆變并網(wǎng)工作；所述電流-電壓特性曲線測(cè)試儀連接于所述光伏組件選擇控制器，用于測(cè)試被抽取光伏組件的直流輸出電流-電壓特性曲線；所述逆變器連接于所述光伏組件選擇控制器，用于對(duì)光伏組串以最大功率輸出逆變并網(wǎng)；所述太陽(yáng)輻照度測(cè)試儀連接于電流-電壓特性曲線測(cè)試儀，用于同步測(cè)量所述光伏組件平面太陽(yáng)輻照度；所述熱電偶連接于所述光伏組件，用于測(cè)量光伏組件背板的溫度，并在光伏組件被測(cè)試時(shí)，通過(guò)所述熱電偶選擇器將對(duì)應(yīng)通道光伏組件溫度傳輸至電流-電壓特性曲線測(cè)試儀；所述處理系統(tǒng)連接于所述電流-電壓特性曲線測(cè)試儀以及逆變器，用于記錄被測(cè)光伏組件的直流輸出特性參數(shù)及對(duì)應(yīng)溫度和太陽(yáng)輻照強(qiáng)度，通過(guò)溫度和太陽(yáng)輻照強(qiáng)度對(duì)光伏組件發(fā)電參數(shù)的校正處理，得到不同光伏組件的發(fā)電特性以及衰減率，并通過(guò)逆變器記錄的交流數(shù)據(jù)對(duì)光伏組串的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，所述光伏組件選擇控制器中每個(gè)獨(dú)立通道包括組件短接開(kāi)關(guān)、組件連接開(kāi)關(guān)與組件選擇開(kāi)關(guān)三個(gè)主開(kāi)關(guān)，所述短接開(kāi)關(guān)連接于，在光伏組件選擇控制器的每個(gè)通道中，組件短接開(kāi)關(guān)連接于該組件通道與下一通道的正極連線之間，其中光伏組件選擇控制器中最后一個(gè)通道的組件短接開(kāi)關(guān)連接于該組件通道正極連線與光伏組件選擇控制器的逆變器負(fù)極輸出端口之間；組件連接開(kāi)關(guān)連接于該通道組件負(fù)極連線與下一組件通道正極連線之間，其中光伏組件選擇控制器中最后一個(gè)通道的組件連接開(kāi)關(guān)連接于該組件通道負(fù)極連線與光伏組件選擇控制器的逆變器負(fù)極輸出端口之間；組件選擇開(kāi)關(guān)連接于該組件通道正/負(fù)極連線與光伏組件選擇控制器的電流-電壓特性測(cè)試儀輸出端口之間。

在光伏組件正常工作于光伏陣列中時(shí)，所屬通道中組件短接開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，組件連接開(kāi)關(guān)閉合，組件選擇開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；

在光伏組件進(jìn)行直流測(cè)試時(shí)，所屬通道中組件短接開(kāi)關(guān)閉合，組件連接開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，組件選擇開(kāi)關(guān)閉合；

在光伏組件從正常逆變工作轉(zhuǎn)換為直流測(cè)試時(shí)，所屬通道中主開(kāi)關(guān)控制順序?yàn)椋菏紫冉M件短接開(kāi)關(guān)閉合，然后組件連接開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，最后組件選擇開(kāi)關(guān)閉合；

在光伏組件從直流測(cè)試轉(zhuǎn)換為正常逆變工作時(shí)，所屬通道中主開(kāi)關(guān)控制順序?yàn)椋菏紫冉M件選擇開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，然后組件連接開(kāi)關(guān)閉合，最后組件短接開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。

優(yōu)選地，所述測(cè)試系統(tǒng)具有統(tǒng)一的測(cè)試基準(zhǔn)，光伏組串中被選擇的光伏組件通過(guò)光伏組件選擇控制器從光伏組串中切換接入同一臺(tái)電流-電壓特性曲線測(cè)試儀進(jìn)行直流端曲線掃描，各通道的輻照度及溫度數(shù)據(jù)也分別通過(guò)對(duì)應(yīng)相同接口進(jìn)行同步采集。

優(yōu)選地，測(cè)試系統(tǒng)既可應(yīng)用于單串相同光伏組件的測(cè)試，也可應(yīng)用于多個(gè)不同光伏組件串中任意光伏組件的測(cè)試。

如上所述，本發(fā)明的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1)光伏組串在戶外并網(wǎng)工作狀態(tài)下，被選擇的光伏組件與逆變器斷開(kāi)，與電流-電壓特性曲線測(cè)試儀連接進(jìn)行直流端曲線掃描，之后再重新接入光伏組串并網(wǎng)工作，在不影響光伏組件正常逆變發(fā)電狀況下準(zhǔn)確測(cè)量其直流端發(fā)電特性與衰減狀況。

2)以光伏組件作為測(cè)試單位，排除光伏組串或光伏陣列中組件之間的失配因素對(duì)研究光伏組件發(fā)電與衰減特性帶來(lái)的影響。

3)使用電流-電壓特性曲線測(cè)試儀記錄光伏組件直流端下的數(shù)據(jù)，不受電網(wǎng)波動(dòng)與逆變器效率等因素對(duì)光伏組件的影響，數(shù)據(jù)精確。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本發(fā)明的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)并網(wǎng)工作結(jié)構(gòu)圖。

圖2顯示為本發(fā)明的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)中編號(hào)n的光伏組件處于特性曲線測(cè)試的結(jié)構(gòu)圖。

圖3顯示為本發(fā)明的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行方式的流程圖。

圖4顯示為本發(fā)明的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)實(shí)施案例2的結(jié)構(gòu)圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1 光伏組件

2 光伏組件選擇控制器

3 電流-電壓特性曲線測(cè)試儀

4 逆變器

5 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池

6 熱電偶

7 熱電偶選擇器

8 處理系統(tǒng)

9 組件短接開(kāi)關(guān)

10 組件連接開(kāi)關(guān)

11 組件選擇開(kāi)關(guān)

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1～圖4。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括：光伏組件1、光伏組件選擇控制器2、電流-電壓特性曲線測(cè)試儀3、逆變器4、太陽(yáng)輻照度測(cè)試儀(本實(shí)施例選用為標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池5)、熱電偶6、熱電偶選擇器7、處理系統(tǒng)8。

所述光伏組件1的類型包括單晶硅組件、多晶硅組件、非晶硅薄膜組件、HIT組件、銅銦鎵硒組件等。

作為示例，本發(fā)明測(cè)試的基本單位為光伏組件，掃描單個(gè)光伏組件直流端電學(xué)參數(shù)，排除光伏組件在組串及陣列中由于組件之間的失配帶來(lái)的誤差。

所述光伏組件選擇控制器2連接于所述光伏組件1，用于斷開(kāi)任意一路光伏組件1與逆變器7的連接，并將光伏組件1連接到電流-電壓特性曲線測(cè)試儀3上進(jìn)行測(cè)試。

所述光伏組件選擇控制器2中每個(gè)獨(dú)立通道包括組件短接開(kāi)關(guān)9、組件連接開(kāi)關(guān)10與組件選擇開(kāi)關(guān)11三個(gè)主開(kāi)關(guān)，所述組件選擇開(kāi)關(guān)11采用雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，在光伏組件選擇控制器2的每個(gè)通道中，組件短接開(kāi)關(guān)9連接于該組件通道與下一通道的正極連線之間，其中光伏組件選擇控制器2中最后一個(gè)通道的光伏組件短接開(kāi)關(guān)9連接于該組件通道正極連線與光伏組件選擇控制器2的逆變器4負(fù)極輸出端口之間；組件連接開(kāi)關(guān)10連接于該通道光伏組件負(fù)極連線與下一組件通道正極連線之間，其中光伏組件選擇控制器2中最后一個(gè)通道的組件連接開(kāi)關(guān)10連接于該光伏組件通道負(fù)極連線與光伏組件選擇控制器2的逆變器4負(fù)極輸出端口之間；組件選擇開(kāi)關(guān)11連接于該光伏組件通道正/負(fù)極連線與光伏組件選擇控制器2的電流-電壓特性測(cè)試儀3輸出端口之間。

所述光伏組件選擇控制器2每通道中三個(gè)主開(kāi)關(guān)在測(cè)試過(guò)程中采用防電弧控制方式，在光伏組件從正常逆變工作轉(zhuǎn)換為直流測(cè)試時(shí)，所屬通道中主開(kāi)關(guān)控制順序?yàn)椋菏紫冉M件短接開(kāi)關(guān)9閉合，然后組件連接開(kāi)關(guān)10斷開(kāi)，最后組件選擇開(kāi)關(guān)11閉合；

在光伏組件從直流測(cè)試轉(zhuǎn)換為正常逆變工作時(shí)，所屬通道中主開(kāi)關(guān)控制順序?yàn)椋菏紫冉M件選擇開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)，然后組件連接開(kāi)關(guān)10閉合，最后組件短接開(kāi)關(guān)9斷開(kāi)。

所述逆變器4包括濾波、最大功率點(diǎn)跟蹤、直流/交流轉(zhuǎn)換功能，通常狀況下使得光伏組件1能夠以最大功率輸出并網(wǎng)工作；當(dāng)光伏組件1斷開(kāi)與逆變器4的連接并切換回來(lái)的過(guò)程中，逆變器工作狀態(tài)不變，與其連接的光伏組串中其他通路的光伏組件保持逆變并網(wǎng)狀態(tài)。

所述電流-電壓特性曲線測(cè)試儀3連接于所述光伏組件選擇控制器2，用于測(cè)量光伏組件1離網(wǎng)狀態(tài)下的直流端電學(xué)參數(shù)，其與光伏組件選擇控制器2的連接線纜長(zhǎng)度及線徑相同，避免由于直流傳輸引起的誤差。

所述標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池5安裝在于光伏組件1相同的平面上，用來(lái)測(cè)量輻照度，采用與光伏組件1相同類型的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池5，可以排除由于光譜失配引起的測(cè)量誤差，使得輻照度測(cè)量結(jié)果更為準(zhǔn)確。

所述熱電偶6用于測(cè)量光伏組件1背板溫度，通過(guò)熱電偶選擇器7與光伏組件1的直流測(cè)試實(shí)現(xiàn)同步。

所述處理系統(tǒng)8連接于電流-電壓特性曲線測(cè)試儀3和逆變器4，記錄光伏組件1的直流端電學(xué)參數(shù)、背板溫度及輻照度，得到其在實(shí)際環(huán)境條件下的發(fā)電特性；監(jiān)測(cè)光伏組串交流端數(shù)據(jù)，及時(shí)排查故障。

在本實(shí)施例中，所述多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)按如下方式運(yùn)行：

如圖2級(jí)圖3所示，k個(gè)同種光伏組件1組成的光伏組串通過(guò)逆變器4并網(wǎng)工作，在一次測(cè)試循環(huán)中，通過(guò)光伏組件選擇控制器2斷開(kāi)組串中的一個(gè)光伏組件1，接入電流-電壓特性曲線測(cè)試儀3進(jìn)行直流曲線掃描。光伏組件選擇控制器2具體控制策略如圖3所示，k為組串中光伏組件1的個(gè)數(shù)，n為一次測(cè)試掃描中光伏組件1的編號(hào)，首先判斷編號(hào)為n的光伏組件是否被選定，若未選定，則繼續(xù)判斷編號(hào)為n+1的光伏組件是否被選定，若被選定，則繼續(xù)如下流程：當(dāng)n不大于k時(shí)，編號(hào)為n-1的組件短接開(kāi)關(guān)9閉合，編號(hào)為n-2的組件連接開(kāi)關(guān)10斷開(kāi)，編號(hào)為n-3的組件選擇開(kāi)關(guān)11閉合，編號(hào)為n的光伏組件1與電流電壓特性曲線測(cè)試儀3連接掃描電流-電壓特性曲線，光伏組串中除編號(hào)為n的光伏組件1外其他組件串聯(lián)與逆變器4連接并網(wǎng)工作，此時(shí)測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，編號(hào)為n的光伏組件1掃描結(jié)束后，編號(hào)為n-3的組件選擇開(kāi)關(guān)11斷開(kāi)，編號(hào)為n-2的組件連接開(kāi)關(guān)10閉合，編號(hào)為n-1的組件短接開(kāi)關(guān)9斷開(kāi)，編號(hào)為n的光伏組件1重新接入光伏組串逆變并網(wǎng)。繼續(xù)判斷組串中其他光伏組件是否進(jìn)行電流-電壓特性曲線掃描，直到k個(gè)光伏組件1完成判斷，變量n復(fù)位為1，相隔一段時(shí)間后，進(jìn)行下次循環(huán)測(cè)試。

在光伏組件1斷開(kāi)與逆變器4的連接，通過(guò)電流-電壓特性曲線測(cè)試儀3掃描電流-電壓特性曲線時(shí)，熱電偶6通過(guò)熱電偶選擇器7同步采集光伏組件1的背板溫度，同時(shí)太陽(yáng)輻照度通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池5進(jìn)行采集。處理系統(tǒng)8通過(guò)對(duì)直流電學(xué)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)的測(cè)試對(duì)比，可以得出光伏組件在不同氣候環(huán)境下的發(fā)電特性，通過(guò)對(duì)光伏組件直流與光伏組串交流發(fā)電數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期積累，可以獲得其衰減與可靠性數(shù)據(jù)。

實(shí)施例2

如圖4所示，本實(shí)施例提供一種多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)如實(shí)施例1，其中，與示例1的區(qū)別在于，測(cè)試對(duì)象為兩個(gè)不同種類光伏組串，兩個(gè)光伏組串分別由A、B兩種組件四塊串聯(lián)而成，不同光伏組串的光伏組件選擇控制器通過(guò)級(jí)聯(lián)安裝于同一測(cè)試系統(tǒng)，可適用于戶外試驗(yàn)場(chǎng)地中不同種類光伏組件發(fā)電特性與衰減狀況的研究對(duì)比。多種光伏組件的測(cè)試，無(wú)需增加電流-電壓特性曲線測(cè)試儀、熱電偶選擇器與處理系統(tǒng)的數(shù)量，在確保研究準(zhǔn)確性的同時(shí)減少了測(cè)試系統(tǒng)的成本。

綜上所述，本發(fā)明的多通道光伏組件戶外發(fā)電特性與并網(wǎng)衰減狀況測(cè)試系統(tǒng)，具有以下有益效果：

1)光伏組串在戶外并網(wǎng)工作狀態(tài)下，被選擇的光伏組件與逆變器斷開(kāi)，與電流-電壓特性曲線測(cè)試儀連接進(jìn)行直流端曲線掃描，之后再重新接入光伏組串并網(wǎng)工作，在不影響光伏組件正常逆變發(fā)電狀況下準(zhǔn)確測(cè)量其直流端發(fā)電特性與衰減狀況。

2)以光伏組件作為測(cè)試單位，排除光伏組串或光伏陣列中組件之間的失配因素對(duì)研究光伏組件發(fā)電與衰減特性帶來(lái)的影響。

3)使用電流-電壓特性曲線測(cè)試儀記錄光伏組件直流端下的數(shù)據(jù)，不受電網(wǎng)波動(dòng)與逆變器效率等因素對(duì)光伏組件的影響，數(shù)據(jù)精確。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。