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光伏系統(tǒng) I-V 曲線測(cè)試：故障解決和安全提示

隨著光伏陣列的老化，系統(tǒng)性能可能因眾多潛在原因而下降。有些原因是可以預(yù)見的，比如污染損耗和陣列的長(zhǎng)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(shí)別光伏系統(tǒng)性能下降的各種癥狀的獨(dú)特能力。

每個(gè)光伏模塊的數(shù)據(jù)表都會(huì)提供一個(gè)模型 I-V 曲線，它會(huì)展示在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件 (STC) 下，該模塊各種可能的工作或負(fù)載電流和電壓組合。當(dāng)實(shí)際測(cè)量的 I-V 曲線在高度、寬度或形態(tài)上與預(yù)測(cè)的 I-V 曲線（即基于模型 I-V 曲線預(yù)測(cè)，并根據(jù)實(shí)際輻照度和溫度條件調(diào)整后的曲線）存在顯著偏差時(shí)，這種偏差的性質(zhì)能夠?yàn)椴槊鳚撛诘男阅軉栴}提供線索。利用像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線繪圖儀，我們能夠更有效地檢測(cè)光伏系統(tǒng)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(tǒng)故障排除的安全考慮事項(xiàng)

在使用電氣系統(tǒng)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(tǒng)的構(gòu)造和工作原理，使用符合額定值的測(cè)試設(shè)備，并嚴(yán)格遵守 NFPA 70E 等安全標(biāo)準(zhǔn)。相較于其他測(cè)試方法，使用像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線繪圖儀能提高安全性，因?yàn)樗试S我們?cè)谶M(jìn)行測(cè)試時(shí)，無需將電路置于逆變器負(fù)載下。


基本測(cè)試過程

在商業(yè)和公用事業(yè)規(guī)模的光伏系統(tǒng)中，通常會(huì)在電氣隔離的匯流箱中來測(cè)量 I-V 曲線的軌跡。舉例來說，如果區(qū)域級(jí)監(jiān)控器或無人機(jī)紅外測(cè)溫儀顯示匯流箱性能有所下降，I-V 曲線繪圖儀可以立即將其標(biāo)記出來以便開展檢查。在進(jìn)行隔離之后，先進(jìn)行目視檢查，然后繪制 I-V 曲線，就可以識(shí)別出性能下降的源電路。經(jīng)過校準(zhǔn)的性能測(cè)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(dú)的測(cè)試，整個(gè)流程僅需 10 到 15 秒，而所有的數(shù)據(jù)都會(huì)以電子方式保存。


標(biāo)準(zhǔn)的形態(tài)及性能

為了在現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別性能問題，需要建立一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行故障排除時(shí)，您可以利用相鄰光伏源電路的測(cè)量值來進(jìn)行對(duì)比。不過，通常會(huì)使用模塊的銘牌數(shù)據(jù)作為性能比較的依據(jù)，特別是當(dāng)您需要對(duì)性能進(jìn)行長(zhǎng)期基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)。

在執(zhí)行 I-V 曲線測(cè)試之前，您需要先確定要測(cè)試的模塊，以及要將多少個(gè)模塊串聯(lián)或并聯(lián)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)以及其他設(shè)置輸入，軟件會(huì)計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下預(yù)期的性能特征，如 Isc、Imp、Voc、Vmp 和 Pmp。由于現(xiàn)場(chǎng)條件與工廠測(cè)試條件往往存在差異，I-V 曲線繪圖儀會(huì)采用數(shù)學(xué)模型來綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際輻照度和溫度條件，并生成被測(cè)光伏源電路或模塊的 I-V 預(yù)測(cè)曲線和的最大功率預(yù)測(cè)值。

當(dāng)光伏源電路或模塊處于正常工作狀態(tài)時(shí)，其 I-V 曲線會(huì)呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的形態(tài)。此外，曲線繪圖儀根據(jù) I-V 數(shù)據(jù)計(jì)算得出的最大輸出功率額定值將非常接近預(yù)測(cè)的最大功率值。在這種情況下，我們使用性能因子 (PF) 來量化實(shí)際測(cè)量的 I-V 曲線與預(yù)測(cè)曲線之間的一致程度。一致程度以百分比形式進(jìn)行報(bào)告，并通過測(cè)量和預(yù)測(cè)的最大功率值 (PMP) 進(jìn)行計(jì)算，具體公式為：PF =（實(shí)際測(cè)量的PMP ÷ 預(yù)測(cè)的 PMP）× 100。若曲線形態(tài)正常，且性能因子維持在 90% 至 100% 的范圍內(nèi)，這表明光伏源電路或模塊處于正常工作狀態(tài)，不存在嚴(yán)重遮擋或污染問題。


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