為了對比兩款組件的發(fā)電性能，在兩種極端氣候條件下做了兩組對比實(shí)驗(yàn)。
一、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)
我國地域廣闊，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有說服力，中國電器科學(xué)研究院工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在西北和南方分別選取了兩個(gè)極端氣候?qū)嶒?yàn)點(diǎn)。
實(shí)證基地1：三亞濕熱海洋氣候?qū)嵶C試驗(yàn)基地
三亞位于北緯18.14°、東經(jīng)109.31° ，是典型的熱帶海洋季風(fēng)氣候，溫度高、濕度大。
年平均氣溫25.4℃，年平均降雨量1279mm。極端低溫為5.1℃，極端高溫為35.7℃。
三亞基地現(xiàn)場照片
實(shí)證基地2：吐魯番干熱氣候?qū)嵶C試驗(yàn)基地
吐魯番市位于北緯42.91°、東經(jīng)89.19 °，是典型的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，氣溫高、晝夜溫差大。
因地處盆地之中，增熱迅速、散熱慢，氣候主要特點(diǎn)是：空氣干燥、氣溫高、晝夜溫差大、降水少、風(fēng)力強(qiáng)，素有“火州”、“風(fēng)庫”之稱。全年氣溫高于35℃的炎熱天氣，平均為99天；高于40℃的酷熱天氣，平均為28天。
吐魯番基地現(xiàn)場照片
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
使用兩種晶硅組件（290Wp單晶PERC組件和260Wp多晶組件）各8塊，分別接入兩臺同一品牌、型號的3kW組串式逆變器；其他條件完全相同。對兩組發(fā)電量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、對比。
1、實(shí)驗(yàn)選用光伏組件的關(guān)鍵參數(shù)
本實(shí)驗(yàn)選取的兩個(gè)品牌的光伏組件關(guān)鍵參數(shù)如下表。
表1：選用的兩種組件關(guān)鍵參數(shù)
“使用290Wp單晶PERC組件系統(tǒng)”以下簡稱系統(tǒng)A；
“使用260Wp多晶普通組件系統(tǒng)” 以下簡稱系統(tǒng)B。
2、初始功率校準(zhǔn)
為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，跟別對實(shí)驗(yàn)的4組光伏組件進(jìn)行了校準(zhǔn)，為正偏差組件，如下表所示。
表2：兩個(gè)實(shí)證基地的組件初始功率
3、光伏組件穩(wěn)定運(yùn)行功率
兩個(gè)試驗(yàn)站均于2016年8月底已完成安裝。經(jīng)過3個(gè)月的運(yùn)行，到2016年11月底時(shí)，
1）設(shè)備的故障均以排除，能夠穩(wěn)定運(yùn)行，從而排除故障對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性影響。
2）基本完成了初始光致衰減（LID），光伏組件功率穩(wěn)定。
因此，2016年12月份、2017年1月份的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本能夠代表實(shí)驗(yàn)的4組光伏組件未來的發(fā)電情況。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
1、三亞基地實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
在三亞實(shí)證基地，為了盡量減少線損等其他外屆因素的影響，讀取2016年12月份完整一個(gè)月的、逆變器的直流側(cè)和交流側(cè)數(shù)據(jù)，如圖1、圖2所示。
圖1：三亞實(shí)證基地2016年12月直流側(cè)發(fā)電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
圖2：三亞實(shí)證基地2016年12月交流側(cè)發(fā)電量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
從圖1、圖2可以看出：
1）直流端提高百分比3.32%低于交流端的3.77%，主要原因可能是PERC組件電壓高，輸出電壓在逆變器MPPT電壓范圍內(nèi)的比例更高。
2）直流側(cè)的單瓦發(fā)電量讀數(shù)：系統(tǒng)A高于系統(tǒng)B2%~6%，當(dāng)月平均多發(fā)電3.32%；
其中，當(dāng)輻照度較低時(shí)（日發(fā)電量少），如12月14~16日，系統(tǒng)A的發(fā)電量提升格外明顯，分別為5.52%、4.06%、5.09%，高于平均值3.32%?？梢?，系統(tǒng)A的輻照度較低時(shí)表現(xiàn)更加突出，主要原因可能因?yàn)閱尉ERC組件得弱光性能好；另外，單晶PERC組件在1000nm以上紅外光的光電轉(zhuǎn)化率高可能也是原因之一。
1從不同輻照度發(fā)電量對比看弱光性
為了進(jìn)一步驗(yàn)證兩種組件的弱光性，對不同輻照度下的系統(tǒng)A、系統(tǒng)B的出力進(jìn)行了對比。
圖3：不同輻照度下，兩組系統(tǒng)出力對比
從圖3可以看出，不同輻照度下，系統(tǒng)A相對于系統(tǒng)B的發(fā)電量提升在0.45%~6.94%之間，隨著輻照度的提升而逐漸降低。由此可見，在弱光條件下，系統(tǒng)A的優(yōu)勢更加明顯，進(jìn)一步印證了“單晶PERC組件得弱光性能好”。
2從逆變器開、停機(jī)時(shí)間對比分析弱光性
光伏組件在早晨弱光下發(fā)電時(shí)間早，則逆變器啟動早；在晚上弱光下停止發(fā)電時(shí)間晚，則逆變器關(guān)閉晚。對三亞基地逆變器的啟動、關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖4、圖5所示。
圖4：三亞實(shí)證基地2016年12月逆變器的早上的開機(jī)時(shí)間
圖5：三亞實(shí)證基地2016年12月逆變器的晚上的停機(jī)時(shí)間
從圖4、圖5可以看出：使用單晶PERC組件的系統(tǒng)早晨啟動時(shí)間平均早54秒，晚上停機(jī)時(shí)間平均晚6分3秒。這點(diǎn)充分證明，在普通多晶組件不能發(fā)電的弱光條件下，單晶PERC組件已經(jīng)可以發(fā)電；單晶PERC組件的弱光發(fā)電性能好。
綜上所述，系統(tǒng)A相對于系統(tǒng)B發(fā)電量提高基于兩個(gè)因素：
因素一：
290Wp單晶PERC組件比260Wp普通多晶組件的峰值功率電壓高，輸出電壓在逆變器MPPT電壓范圍內(nèi)的比例更高，大約造成0.45%的發(fā)電量差異；
因素二：
290Wp單晶PERC組件比260Wp普通多晶組件的弱光性能好，在低輻照度下發(fā)電量明顯增加，且每天開始發(fā)電早、停止發(fā)電晚。
除上述兩個(gè)因素外，溫度造成的發(fā)電量損失，也是一個(gè)重要因素。
3兩組光伏組件的溫升損失對比
圖6是兩組系統(tǒng)的組件溫升情況統(tǒng)計(jì)。
說明：圖中的組件溫升為全天平均的溫度升高
圖6：三亞實(shí)證基地2016年12月兩組組件的對比
該基地12月平均氣溫為23.8℃。從圖6可以看出，
1）光伏組件相對于環(huán)境溫度的全天平均溫升在1~5℃之間。對照圖1可以發(fā)現(xiàn)，輻照度越好時(shí)（日發(fā)電量高），溫升越大。
2）12月的31天中，系統(tǒng)B的溫升均明顯高于系統(tǒng)A，平均值為0.58℃。
可見，單晶PERC組件相對于環(huán)境溫度的溫升少，溫度系數(shù)低，也是造成系統(tǒng)A發(fā)電量高于系統(tǒng)B的重要原因。
2、吐魯番實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
在吐魯番實(shí)證基地，為了盡量減少線損等其他外屆因素的影響，讀取2017年1月份完整一個(gè)月的、逆變器的交流側(cè)數(shù)據(jù)，如圖7所示。
圖7：吐魯番實(shí)證基地2017年1月兩組組件的對比
從圖7中可以看出：
系統(tǒng)A的交流側(cè)發(fā)電量比系統(tǒng)B平均高3.64%。其結(jié)果與三亞實(shí)證基地的結(jié)果基本相同。
同時(shí)，也對吐魯番基地進(jìn)行了不同輻照度下的發(fā)電量對比、溫升對比，結(jié)果與三亞基地基本相同，在此不再贅述。
四、實(shí)驗(yàn)主要結(jié)論
通過采用290Wp單晶PERC組件和260Wp多晶組件，在氣溫高、濕度大的三亞和溫度高、晝夜溫差大、干燥的吐魯番兩個(gè)實(shí)證基地的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：在交流側(cè)，單晶PERC組件的單瓦發(fā)電量比260Wp多晶組件的單瓦發(fā)電量分別高3.77%和3.64%。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，主要原因可能是以下3點(diǎn)：
290Wp單晶PERC組件比260Wp普通多晶組件
1）的弱光性能好，在低輻照度下發(fā)電量明顯增加，且每天開始發(fā)電平均早54秒、停止發(fā)電平均晚6分3秒。
2）相對于環(huán)境溫度的溫升少，溫度系數(shù)低。
3）峰值功率電壓高，輸出電壓在逆變器MPPT電壓范圍內(nèi)的比例更高。
(審核編輯: 林靜)
分享
