地面用晶體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性測試要求

《地面用品體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性測試要求》系列認(rèn)證技術(shù)規(guī)范編制說明一、背景根據(jù)能源局發(fā)布的《太陽能發(fā)電發(fā)展“十二五”規(guī)劃》到2015年底，重點(diǎn)在我國中東部地區(qū)建成分布式光伏發(fā)電總裝機(jī)容量1000萬千瓦；在青海、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等太陽能資源和未利用土地資源豐富地區(qū)，建成并網(wǎng)光伏電站總裝機(jī)容量1000萬千瓦。光伏組件作為光伏電站的關(guān)鍵設(shè)備，其可靠性與耐久性直接影響著光伏電站的運(yùn)行安全和收益率。一直以來，我國的光伏組件質(zhì)量檢測主要依據(jù)IEC61215(針對品體硅光伏組件)及IEC61646(針對薄膜光伏組件)標(biāo)準(zhǔn)對組件進(jìn)行設(shè)計(jì)鑒定與定型測試。近幾年隨著IEC61730系列的安全標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，在一定程度上提高了國內(nèi)光伏組件的質(zhì)量要求。但是我國幅員遼闊，氣候類型多樣，以我國青藏高原為例，該地區(qū)的強(qiáng)紫外輻射、高輻照度條件與一般氣候條件差異很大，以現(xiàn)有的IEC標(biāo)準(zhǔn)對光伏組件進(jìn)行質(zhì)量檢測，已導(dǎo)致光伏組件在西藏、青海地區(qū)的光伏電站中使用時(shí)，組件的電氣性能輸出急劇降低、機(jī)械應(yīng)力失效、電氣安全故障較多等問題日趨顯著。然而，國內(nèi)目前尚沒有機(jī)構(gòu)開展針對IEC檢測標(biāo)準(zhǔn)與我國典型氣候條件偏離的研究工作。在光伏組件的檢測與質(zhì)量評估技術(shù)領(lǐng)域，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)在近2-3年已經(jīng)著手開展了組件可靠性與耐久性試驗(yàn)方法的研究。為解決光伏組件的使用壽命與性能衰減率等關(guān)鍵問題，正在通過電性能試驗(yàn)、電氣安全試驗(yàn)、機(jī)械應(yīng)力試驗(yàn)的研究制定檢測標(biāo)準(zhǔn)，并在全世界范圍內(nèi)廣泛征求意見。與此同時(shí)，歐洲的國際能源署(IEA)光伏系統(tǒng)性能研究機(jī)構(gòu)、德國Fraunhofer太陽能研究所(FraunhoferISE)等多家光伏實(shí)驗(yàn)室都先后在歐洲各地開展了針對光伏組件的可靠性與當(dāng)?shù)貧夂驐l件適應(yīng)性的試驗(yàn)方法研究。以高山、平原、沿海、沙漠等典型地理?xiàng)l件為主要分類，研究光伏組件的電氣特性、溫度特性、機(jī)械應(yīng)力特性等。并根據(jù)光伏組件的不同應(yīng)用條件與氣候特征開展了實(shí)驗(yàn)室之間的國際比對，逐步完善歐洲的EN光伏標(biāo)準(zhǔn)體系。然而歐美等國的研究僅是針對本地區(qū)氣候特點(diǎn)開展的，并不完全適合我國的氣候特點(diǎn)，因此有必要在歐美等國研究機(jī)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上開展適合我國國情的光伏組件環(huán)境適應(yīng)性檢測技術(shù)研究，完善我國的光伏組件標(biāo)準(zhǔn)體系。二、認(rèn)證技術(shù)規(guī)范編制工作過程綜述該系列認(rèn)證技術(shù)規(guī)范是中國質(zhì)量認(rèn)證中心（英文簡稱CQC）2012年科技計(jì)劃項(xiàng)目《光伏組件分級(jí)研究》的重要課題成果?！豆夥M件分級(jí)研究》課題于2012年1月啟動(dòng)，以中國質(zhì)量認(rèn)證中心為主，聯(lián)合國內(nèi)主要光伏組件實(shí)驗(yàn)室、光伏組件應(yīng)用業(yè)主單位，以及國內(nèi)重點(diǎn)光伏組件生產(chǎn)企業(yè)組成課題工作組，并對課題的主要工作地面用品體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性測試要求進(jìn)行了深入研究。課題組通過搜集我國主要光伏電站安裝地點(diǎn)的氣候相關(guān)資料。分析影響光伏組件安全和性能的環(huán)境因素和主要技術(shù)指標(biāo)，研究分析光伏組件的測試標(biāo)準(zhǔn)。邀請了以復(fù)旦大學(xué)孫耀杰教授為組長的光伏行業(yè)內(nèi)專家對課題組編寫的《地面用品體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性測試要求》技術(shù)規(guī)范大綱進(jìn)行了審定，確立了技術(shù)規(guī)范的框架。技術(shù)規(guī)范編制草案初稿完成后，廣泛征求相關(guān)單位的意見，并對技術(shù)規(guī)范的意見進(jìn)行了匯總。根據(jù)意見匯總的內(nèi)容，對技術(shù)規(guī)范進(jìn)行了修改。課題組擬定了檢測步驟，并且編寫了地面用品體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性測試要求原始記錄表和試驗(yàn)報(bào)告。聯(lián)系相關(guān)廠家，對光伏組件進(jìn)行了數(shù)據(jù)驗(yàn)證，并出具了一份完整的試驗(yàn)報(bào)告。經(jīng)過一年的努力，于2013年1月舉辦了課題成果驗(yàn)收會(huì)，并順利的通過了驗(yàn)收。三、與相關(guān)法律法規(guī)的關(guān)系本規(guī)范遵守現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，與它們相符合，無沖突，相關(guān)指標(biāo)符合目前我國光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)際情況。四、與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系目前我國地面用品體硅光伏組件目前檢測認(rèn)證所采用的GB/T9535-1998完全等同IEC61215:1993《地面用品體硅光伏組件-設(shè)計(jì)鑒定和定型》，該標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了IEC60721-2-1Edition1.1-2002《環(huán)境條件分類.第2-1部分:自然界出現(xiàn)的環(huán)境條件.溫度和濕度》中所定義的一般室外氣候條件下組件性能的最低要求，并不能覆蓋我國的光伏電站安裝區(qū)域的多種氣候類型，因此按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)檢測光伏組件，必然會(huì)增大光伏組件在可靠性與耐久性方面的風(fēng)險(xiǎn)。為了確保我國光伏產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，有必要根據(jù)我國中東部和西部的氣候特點(diǎn)，深入研究光伏組件檢測技術(shù)，編制溫度、濕度、高輻照度、鹽霧腐蝕等環(huán)境適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)，制定嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的光伏組件質(zhì)量監(jiān)控辦法，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。五、主要起草單位情況簡介中國質(zhì)量認(rèn)證中心是由中國政府批準(zhǔn)設(shè)立，被多國政府和多個(gè)國際權(quán)威組織認(rèn)可的第三方專業(yè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)，隸屬中國檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)。從事太陽能光伏、光熱等新能源和可再生能源產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)研究和產(chǎn)品認(rèn)證的第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)，在新能源領(lǐng)域開展的主要認(rèn)證服務(wù)包括：太陽能光伏產(chǎn)品、太陽能光熱產(chǎn)品、儲(chǔ)能及動(dòng)力電池等。中國科學(xué)院電工研究所是以高技術(shù)研究發(fā)展為主的電工專業(yè)科研基地型研究所，是以發(fā)展電工電能新技術(shù)為學(xué)科方向的國家科研機(jī)構(gòu)，近10年以來，電工所在光伏、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源領(lǐng)域承擔(dān)了多項(xiàng)國家“863”項(xiàng)目、科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，在我國可再生能源發(fā)電領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位。電工所與1999年成立了中國科學(xué)院光伏發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量檢測中心，是國內(nèi)第一批具有中國合格評定國家認(rèn)可委員會(huì)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可（CNAS）和實(shí)驗(yàn)室資質(zhì)認(rèn)定（CMA）資質(zhì)的第三方檢測實(shí)驗(yàn)室。近年來，中科院電工所先后承擔(dān)了中國“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目、中國“送電到鄉(xiāng)”項(xiàng)目的光伏產(chǎn)品質(zhì)量檢測和評估項(xiàng)目；國家發(fā)改委/世界銀行/全球環(huán)境基金“中國可再生能源發(fā)展項(xiàng)目”等多個(gè)國家項(xiàng)目；并承擔(dān)了我國多項(xiàng)光伏、風(fēng)力發(fā)電檢測標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。3.中廣核太陽能公司于2009年8月27日在北京成立，作為中廣核集團(tuán)的全資子公司，是集團(tuán)在太陽能產(chǎn)業(yè)的專業(yè)投資平臺(tái)，總資產(chǎn)33.6億元，凈資產(chǎn)15.7億元，員工近200人。是國內(nèi)太陽能電站投資、建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)；太陽能發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)集成，包括光伏、光熱項(xiàng)目，微網(wǎng)項(xiàng)目，光伏建筑一體化項(xiàng)目等光伏產(chǎn)業(yè)工程的設(shè)計(jì)、采購、施工總承包單位。4.上海質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院隸屬于上海市質(zhì)檢院，是經(jīng)中國實(shí)驗(yàn)室國家認(rèn)可委員會(huì)認(rèn)可的檢測實(shí)驗(yàn)室。光伏（PV）產(chǎn)品檢驗(yàn)室引進(jìn)國內(nèi)外光伏專用檢測設(shè)備50余臺(tái)/套，檢測產(chǎn)品覆蓋太陽能光伏組件、光伏逆變器、光伏控制器、光伏組件接線盒、獨(dú)立光伏系統(tǒng)、家用光伏系統(tǒng)等領(lǐng)域。檢驗(yàn)室下設(shè)組件光電性能檢測室、PV附件檢測室、光老化實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械安全檢測試驗(yàn)室、氣候環(huán)境試驗(yàn)室，由一支博士、高級(jí)工程師為首的高素質(zhì)檢測團(tuán)隊(duì)完成檢測，專業(yè)技術(shù)領(lǐng)先、檢測經(jīng)驗(yàn)豐富。中檢集團(tuán)南方電子產(chǎn)品測試（深圳）有限公司（以下簡稱“中檢南方”）的前身深圳電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心成立于1987年，2011年10月中檢集團(tuán)實(shí)現(xiàn)對中檢南方的戰(zhàn)略控股，中檢南方進(jìn)入全新的發(fā)展階段。目前，中檢南方擁有國內(nèi)外認(rèn)證機(jī)構(gòu)的各類資質(zhì)或授權(quán)，檢測能力覆蓋新能源、電子信息、通信、家電、照明、工業(yè)產(chǎn)品、安防、玩具、化學(xué)等產(chǎn)品領(lǐng)域，是國家和深圳市的電子、信息、通信、醫(yī)療產(chǎn)品測試技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)、太陽能光伏產(chǎn)品認(rèn)證檢測公共服務(wù)平臺(tái)。揚(yáng)州光電產(chǎn)品檢測中心是國家光電檢測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，也是國內(nèi)第一家通過國際電工委員會(huì)（IECEE）認(rèn)可的光伏實(shí)驗(yàn)室，主要從事光伏組件的檢測和研究。國家太陽能光伏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是經(jīng)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局批準(zhǔn)建設(shè)的國家級(jí)監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，由政府全額出資，具第三方公正性，并通過國家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證認(rèn)可，檢驗(yàn)結(jié)果具法律效果。主要開展太陽能光伏產(chǎn)品的檢測與認(rèn)證、光伏產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定與研究、國際國內(nèi)技術(shù)交流及相關(guān)信息發(fā)布等工作。中心一期投資規(guī)模6000萬元，其中儀器設(shè)備投入4000萬元，面積8000m2，設(shè)備配置達(dá)到國際一流。承擔(dān)太陽能光伏產(chǎn)品的國家級(jí)質(zhì)量監(jiān)督抽查和技術(shù)仲裁，承擔(dān)太陽能光伏組件、電池片及相關(guān)原材料，太陽能光伏系統(tǒng)及應(yīng)用產(chǎn)品的檢測，承擔(dān)太陽能相關(guān)產(chǎn)品的認(rèn)證及咨詢，承擔(dān)太陽能相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的起草、修改及制訂，承擔(dān)太陽能光伏系統(tǒng)檢測設(shè)備或技術(shù)的研發(fā)，專業(yè)檢測人才的培養(yǎng)，承擔(dān)國際國內(nèi)技術(shù)交流及相關(guān)信息發(fā)布，承擔(dān)科技成果、專利產(chǎn)品、新產(chǎn)品質(zhì)量的鑒定檢驗(yàn)和型式試驗(yàn)。英利綠色能源（控股）有限公司是一家全球領(lǐng)先的太陽能公司，也是全球最大的垂直一體化光伏發(fā)電產(chǎn)品制造商之一。涉及光伏組件的設(shè)計(jì)、制造和銷售，產(chǎn)品主要銷往德國、西班牙、意大利、希臘、法國、韓國、中國和美國等國家和地區(qū)?？偛课挥谥袊６?，并在全球設(shè)有十多個(gè)分支機(jī)構(gòu)及辦事處。六、主要技術(shù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)驗(yàn)證情況

地面用品體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性研究內(nèi)容是研究不同區(qū)域內(nèi)應(yīng)用環(huán)境的差異對光伏組件性能的影響，制定出符合本區(qū)域氣候環(huán)境的光伏組件檢測方案或規(guī)范。（1）綜合考慮我國光伏電站重點(diǎn)安裝區(qū)域，優(yōu)選出氣候條件差異明顯的代表性區(qū)域，作為試驗(yàn)地點(diǎn)；（2）調(diào)研所選區(qū)域的氣候條件，與IEC標(biāo)準(zhǔn)體系中對一般室外條件的定義進(jìn)行比對分析，確定影響組件性能衰退的關(guān)鍵因素；（3）建立實(shí)驗(yàn)方案并搭建檢測平臺(tái)針對上述確定的關(guān)鍵因素進(jìn)行評估，最終確定操作性較強(qiáng)的檢測規(guī)范。綜合各試驗(yàn)區(qū)域的試驗(yàn)結(jié)果，編制較全面的各地典型氣候條件下光伏組件的分級(jí)技術(shù)規(guī)范；（4）分別在我國的幾個(gè)典型地區(qū)（青海、新疆、寧夏、云南等地）開展光伏組件室外電性能試驗(yàn)方法研究，以高寒地區(qū)氣候條件、干熱氣候條件、濕熱氣候（包括沿海地區(qū)）為例進(jìn)行室外試驗(yàn)驗(yàn)證；（5）為了在盡可能短時(shí)間內(nèi)反映光伏組件長年在室外工作條件下由于溫度和濕度變化引起的性能失效，課題組結(jié)合國內(nèi)光伏檢測實(shí)驗(yàn)室在光伏組件設(shè)計(jì)鑒定與定型試驗(yàn)方法，針對我國的干熱氣候條件、濕熱氣候條件、高寒氣候條件分別研究制定相應(yīng)的試驗(yàn)項(xiàng)目與試驗(yàn)序列和試驗(yàn)判定要求。通過環(huán)境模擬試驗(yàn)反映光伏組件在不同氣候條件下，在預(yù)期使用壽命期間內(nèi)引起的性能失效；oooooooOoooooooO109876oooooooOoooooooO10987654組件功率輸出環(huán)境條件01020304050607080組件溫度(C)圖1:光伏組件在不同溫度與輻照度條件下的功率評定試驗(yàn)95090085080095090085080075070010：0011：0012：0013：00時(shí)間圖2：腔體輻射計(jì)與總輻射表在高海拔地區(qū)的自然陽光下校準(zhǔn)，為開展室外測試建立量值溯源00230040050060070080090010001100波LC/nm500050圖3:高海拔地區(qū)自然陽光光譜輻照度測量00230040050060070080090010001100波LC/nm500050（6）結(jié)合近幾年光伏電站在濕熱及沿海地區(qū)出現(xiàn)的功率衰減及其他性能失效現(xiàn)象，通過氣體腐蝕（例如鹽霧腐蝕）對光伏組件的試驗(yàn)結(jié)果分析，通過相應(yīng)的高電壓誘導(dǎo)衰減（PID）試驗(yàn)，制定光伏組件在濕熱氣候下的PID試驗(yàn)方法和鹽霧試驗(yàn)方法及對應(yīng)的試驗(yàn)序列與判定依據(jù)；（7）針對近幾年光伏組件在我國西部地區(qū)安裝電站的運(yùn)行過程中出現(xiàn)的電氣安全特性隱患（熱斑效應(yīng)問題、旁路二極管熱性能失效狀況），課題組組織國內(nèi)光伏檢測實(shí)驗(yàn)室對旁路二極管在十熱、濕熱等氣候條件下的工作溫度與其熱特性進(jìn)行了試驗(yàn)方法研究，為最終確定地面用晶體硅光伏組件環(huán)境適應(yīng)性測試要求依據(jù)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。圖4：在云南地區(qū)開展輻射計(jì)校準(zhǔn)試驗(yàn)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)組件室外標(biāo)定圖5：試驗(yàn)人員在昆明室外試驗(yàn)場進(jìn)行輻射計(jì)量值傳遞法的標(biāo)準(zhǔn)組件室外標(biāo)定108-7-光伏組件在濕熱條件下的高電壓誘導(dǎo)衰減試