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国内光伏溯源体系尚需完善

发布时间:2017-12-19 23:06   浏览:510   作者:admin
光伏电池组件销售是以组件在标准
测试条件下的额定输出功率为单位,但怎
样准确地表达这个额定功率,却长期困扰
着组件的生产商和采购者。
更令人困惑的是,同一块光伏电池或
组件,不同测试机构测量出的额定输出功
率也会存在差异,这样的差异往往会引起
诸多问题。比如,当电池和组件买卖发生
贸易纠纷时,由于测试结果的差异性,无
法对结果做出有效的裁决。在应用层面
看,标定相同功率的不同光伏组件,其真
实功率并不一定与标定值等同。试想,如
果这样的一群组件用于同一个光伏电站,
无疑会让电站的发电效率大打折扣。
对于这种现状,有业内资深专家指
出,根本原因在于我国还没有建立起完善
的光伏溯源体系。这对我国正在快速发展
的光伏产业来说,是必须要尽快弥补并做
好的一项基础工作。
据不完全统计数据显示,2013 年,全
国光伏组件总产能约为42GW,组件产量达
到27.4GW,约占全球总量的63.7%;新增
光伏装机12.92GW,占据近1/3 的全球新
增市场份额。值得一提的是,晶硅光伏组
件由海外销售为主过渡到以内需为主,这
一供求变化彰显了国内光伏市场的快速
发展。
与此不协调的是,由于我国光伏溯源
链的缺失,国内组件生产企业不得不到国
外的实验室校准参考电池、标准组件,浪
费了大量的精力和财力。值得注意的是,
不同的溯源链和校准方法,所产生的测量
不确定度是不尽相同的,这会间接影响到
组件的功率标定,甚至会影响到组件的分
级,进而影响到组件的售价和电厂的系统
规划。
因此,我国必须建立和完善自己的光
伏标准电池溯源链。先要打造一把标尺,
然后再解决标尺的精确测量问题。鉴衡认
证中心完成的光伏电池校准实验室建设,
有望解决溯源链缺失和溯源“混乱”的现
状。
根据IEC 60904-4 标准的指向,直接
日照法(美国 NREL 实验室)、太阳模拟
器法(日本AIST 实验室)、微分光谱响
应法(德国PTB 实验室)是光伏标准电池
校准方式。从它们的特性比较看,直接日
照法利用户外日光光谱,但光强重复性
差,难以实现一致性的结果;太阳模拟器
法虽容易实施,但不确定度最大;微分光
谱响应法是利用已校准的标准探测器来
标定光源的光强,不确定度较小,但主要
困难是不易直接测出绝对光谱响应,且单
色光均匀度不易达成,这是需要突破的技
术难题。
鉴衡认证之所以用微光谱响应法校
准光伏参考电池,是因为看重这一方法具
有较小的不确定度,而且微分光谱响应法
在理论上可以得到较优的精确度,也就是
说在降低不确定度上还有潜力可挖,可通
过深入的技术研发找到有效的改善方式。
光伏电池校准实验室于2012 年5 月
建立后与美国NREL、日本AIST 等地知名
科研机构深度合作,搭建由二级标准传递
至一级参考电池和二级参考电池的溯源
链,直指当前我国光伏溯源链比较薄弱的
环节。
目前有机构可以完成不确定度为
0.6%的二级标准传递,鉴衡认证要实现低
中国电工技术学会会讯 内部资料 免费交流
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于1%的不确定度,就要对微分光谱响应校
准系统进行改良,使其不仅能够在大面积
的光斑下进行测量,还能直接测量出绝对
光谱响应。同时,还有应具有极佳的重复
性和不确定度值。
从全球文献记载来看,传统的微分光
谱响应法,是先使用标准探测器来校准单
色光光强度,接着在有外加偏置光的环境
下进行电池的相对光谱响应测量和计算。
另外,还要选择三个适当的波长,以汞灯
为光源测量该电池的绝对光谱响应,然后
再通过一系列的计算得到此电池全波长
下的绝对光谱响应值。
程序繁琐是因为传统的微分光谱响
应法所使用的单色光光强不够强,致使对
所测得的微小信号和噪声无法进行有效
的分析,也就是信噪比(S/N ratio)太低。
要直接测量绝对光谱响应就必须提高信
噪比,做到这一点,需要降低噪声或提高
信号来增加信噪比。
噪声的大小取决于仪器设备的精密
度及环境的影响程度,但仅为降低噪声对
设备和环境进行改善并不是一个好的解
决方案。最终的解决方案是,采用战略合
作伙伴——台湾光焱自行研发的均光系
统专利。其技术特点在于,它并非使用更
高功率的光源灯泡,而是采用高亮度短弧
氙灯作为光源,配置高反射率的椭圆集光
系统,做到了比传统光源系统提升5 至10
倍的出光强度。然后,再搭配均光系统,
使整个光路径更有效地集中输出到测试
平面,从而提高单色光信号以达到增加信
噪比的目的。
数据显示,鉴衡认证光伏电池校准实
验室测试设备均光系统输出的光斑足够
覆盖20mm x20mm 的一级光伏参考电池和
156mm x156mm 的二级光伏参考电池片,且
光斑不均匀度分别为小于2%和2.5%。这
成为鉴衡认证光伏电池校准实验室系统
整体不确定度低于1%的关键技术之一。低
于1%的不确定度达到了国际先进水平。鉴
衡认证光伏电池校准实验室是目前国内
惟一一家在光伏电池校准领域通过CNAS
认可的实验室。
鉴衡认证光伏电池校准和测试水平
引起了国际关注。美国加州大学洛杉矶分
校(UCLA)采购鉴衡认证的一级光伏参考
电池和服务,用于支持钙钛(Perovskite)
光伏电池的光电转换效率研究。这所大学
的华裔教授杨阳(Yang Yang)所领军的研
究团队于2014 年在《科学》期刊发表最
新的研究报告,称其研发的钙钛矿
(Perovskite)光伏电池的光电转换效率
获突破性进展,效率最高可达19.3%,为
该领域之最。
■(摘自中国能源报)