技術(shù)總結(jié)：

2011 年，國際電工委員會（IEC）發(fā)布了IEC 61853-1《光伏組件性能測試和能效評定第 1部分：輻照度和溫度性能測量和功率評定》國際標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在一定的輻照度和溫度的范圍內(nèi)，以功率評定來衡量光伏組件性能的要求，以便在不同的輻照度和溫度條件下，提供光伏組件的全套性能參數(shù)。

為了更加科學(xué)和全面地測量評價光伏組件性能，國際電工委員會制定了IEC 61853《光伏組件性能測試和能效評定》系列標(biāo)準(zhǔn)。IEC 61853 系列標(biāo)準(zhǔn)包括4 個部分：第1 部分《輻照度和溫度性能測量和功率評定》，第2 部分《光譜響應(yīng)、入射角和組件運(yùn)行溫度測量》，第3 部分《能效評定計算》，第4 部分《用于計算標(biāo)準(zhǔn)能效評定的時間周期和天氣條件》。

2 IEC 61853-1概述

通過測量不同輻照度和溫度下，光伏組件性能參數(shù)（短路電流、開路電壓、最佳工作電壓和最大功率）的值，可對光伏組件性能進(jìn)行評價。雖然開路電壓和最佳工作電壓不用于光伏組件能效評定，但是對于光伏組件定型和系統(tǒng)設(shè)計是非常有用的參數(shù)。

IEC 61853-1 規(guī)定了在一定的輻照度（100W·m-2-1100 W·m-2）和溫度（15℃-75℃）范圍內(nèi)，以功率評定來衡量光伏組件性能的要求。IEC61853-1 目的在于規(guī)定測試和評定系統(tǒng)，以確保光伏組件在一系列特定條件下以最大功率運(yùn)行；并通過在不同輻照度和溫度條件下，提供光伏組件的全套的性能參數(shù)，以便依據(jù)IEC61853-3（尚未發(fā)布）進(jìn)行光伏組件能效評定。

3 評定條件和性能參數(shù)

通過不同輻照度和溫度條件的組合， IEC61853-1 設(shè)定了功率評定的5 個典型條件，包括：標(biāo)準(zhǔn)測試條件（Standard Test Condition，STC）、電池標(biāo)稱工作溫度（ Nominal Operating CellTemperature，NOCT）、低輻照度條件（Low IrradianceCondition，LIC）、高溫條件（High TemperatureCondition，HTC）和低溫條件（Low TemperatureCondition，LTC）。各典型條件的詳細(xì)規(guī)定見表1 所示，其中前3 個由IEC61215/IEC61646 確定。

光伏組件組需要在表2 規(guī)定的輻照度和組件溫度組合下測量短路電流（Isc）、最大輸出功率（Pmax）、開路電壓（Voc）和最佳工作電壓（Vmax）等參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)處理，確定光伏組件在表1 規(guī)定的5 種典型功率評定條件下的性能。

表1 功率評定條件概要（AM1.5， IEC60904-3）

 表2 Isc,Voc，Pmax 和Vmax 與輻照度和溫度對應(yīng)表

4 測量方法及程序

為獲得填寫表2 所需的數(shù)據(jù)，IEC61853-1 規(guī)定了4 種在相應(yīng)溫度和輻照度組合下測量光伏組件性能的方法，包括：1）簡單法；2）自然光線下使用跟蹤器法；3）自然光線下不使用跟蹤器法；4）使用太陽模擬器法。

4.1 簡單法

本方法僅適用于測量符合IEC60904-10 規(guī)定的線性組件。由于線性組件，其最大功率與輻照度、最大功率與溫度相互獨(dú)立，因此可按照以下步驟進(jìn)行測量：

a 固定溫度，在100 W·m-2到1100 W·m-2的范圍內(nèi)，改變輻照度測量Isc、Voc、Pmax、Vmax；

b 在兩個固定輻照度下（一個在800 W·m-2到1000 W·m-2之間，另一個在100 W·m-2到300 W·m-2之間），改變溫度測量Isc、Voc、Pmax、Vmax；

比較在兩組輻照度下測定的Pmax和Voc的溫度系數(shù)。若兩個Voc的溫度系數(shù)偏差在10％內(nèi)，兩個Pmax的溫度系數(shù)偏差在15％內(nèi)，則可根據(jù)b中測量的兩個溫度系數(shù)的平均值，計算出表2中其他條件下Isc、Voc、Pmax、Vmax數(shù)值。如果不是上述情況，則需要逐個測量，以獲得表2所要求的數(shù)據(jù)。因為短路電流的溫度系數(shù)數(shù)值較小，上述過程中未考慮其影響。

4.2 自然光線下使用跟蹤器法

在自然光線下的測量需要在輻照度范圍內(nèi)進(jìn)行。為了增加范圍和提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，至少要進(jìn)行3 天測量。

標(biāo)準(zhǔn)組件（符合IEC60904-2 規(guī)定）與被測組件共平面安裝在雙軸跟蹤器，確保與直射光柱的夾角在±2°。測試需要在同一天內(nèi)的數(shù)小時內(nèi)盡快完成，以最小化光譜條件改變帶來的影響。否則，需要進(jìn)行光譜修正。

被測組件的溫度需要在圖1 所示的大致三個位置測量（確保每個位置均在一片電池后部），然后計算平均值。

圖 1 在電池之后測量被測組件溫度的位置圖

記錄被測組件的溫度和I－V 曲線（至少測量Isc、Voc、Vmax和Pmax）、標(biāo)準(zhǔn)組件的溫度和短路電流，如果標(biāo)準(zhǔn)組件與被測組件光譜不匹配，應(yīng)使用光譜輻射計測量光譜輻照度。

如果測試變量是溫度，通過控制器調(diào)整溫度或在自然輻照水平下將組件交替暴曬和遮擋來調(diào)整組件溫度，使其達(dá)到和保持所需的數(shù)值。也可對被測組件進(jìn)行自然加熱。

如果測試變量是輻照度，可以通過使用網(wǎng)孔密度均勻的過濾器或控制入射角，以便在不影響空間均勻性的條件下，減少被測樣品上的輻照度至期望值。

4.3 自然光線下不使用跟蹤器測量該方法通過長期監(jiān)控被測組件室外性能，然后提取必要的數(shù)據(jù)導(dǎo)入表2。該方法無需使用跟蹤器，但需要進(jìn)行角度響應(yīng)校正。

5.1 相應(yīng)溫度下的Isc、Voc、Vmax和Pmax插值

為了確定溫度中間值所對應(yīng)的Isc、Voc、Vmax和Pmax，可根據(jù)測量值進(jìn)行線性插值回歸。

5.2 相應(yīng)輻照度下Isc插值

為了確定輻照度中間值所對應(yīng)的Isc，可根據(jù)測量值進(jìn)行線性插值回歸。對于非線性組件，插值過程中使用的輻照度范圍應(yīng)盡可能小以減少誤差。

5.3 相應(yīng)輻照度下Voc和Vmax插值

為了確定輻照度中間值對應(yīng)的Pmax，期望的輻照度范圍（±30 %以內(nèi)）附近的數(shù)據(jù)應(yīng)被擬合為多項式以計算數(shù)據(jù)點(diǎn)之間任何的非線性。對于線性組件，如果測量的輻照度之間的差別不超過30％，在輻照度的中間值，可使用線性插值獲得Pmax 。（ 見IEC60891：2009，修正程序3）

6 結(jié)語

IEC61853-1規(guī)定了更為細(xì)致和全面的光伏組件評價條件和內(nèi)容，通過IEC61853-1的檢測，將對光伏組件性能有更加深入的了解，也為光伏組件的實際應(yīng)用提供了更為詳細(xì)的參考數(shù)據(jù)。