[发明专利]一种结合数学模型的室内光伏组件加速老化方法

说明书

本发明公开了一种结合数学模型的室内光伏组件加速老化方法。本方法包括试验参数和试验流程的确定以及室内外对比数学模型的建立，通过数学模型来指导试验，再用试验得到的数据来修正完善模型，形成一个良性循环，从而得到室内加速老化后光伏组件功率的衰减率与户外正常运行几年后光伏组件功率衰减率的一个对应关系。通过该方法可以弥补现有加速测试方法的不足，在较短的时间内模拟户外长时间的组件运行后的衰减情况，并且可以较准确地计算出该加速试验的加速因子，有助于评估光伏组件的长期可靠性。

技术领域

本发明涉及一种结合数学模型的室内光伏组件加速老化方法，属于光伏检测技术领域。

背景技术

目前光伏装机数量越来越多，国际能源署(IEA)也预测，到2030年全球的光伏总装机量可达1721GW。如此巨大而且高速增长的光伏发电站实际大多建在光照较好的赤道地区或者人烟稀少的荒漠地区，这些地区环境条件非常恶劣，非常考验光伏组件的可靠性，对保证组件能有25年甚至更长的优质工作寿命是一个巨大的考验。组件在户外使用，长期暴露在光、热、水、氧等环境中，需要对应辐照，温度，湿度等多项气候条件的变化，影响组件老化的因子复杂。现有的光伏组件的户外失效现象种类已非常繁多，同时随着新产品的发展，新的失效模式也会随机出现，所以研究组件户外运行的可靠性及加速老化势在必行。

现有IEC 61215标准，含有大量的环境试验。其中，热循环试验(温度单应力)是将组件放置在环境箱中，进行-40℃到+85℃的200个温度循环(TC 200)，从而考察组件承受由于温度变化而引起的热失配、疲劳和其他应力情况。紫外试验(辐照度单应力)是将组件放置在紫外环境箱中进行60kWh/m2的辐照量试验(UV60)，以确定相关材料及连接的紫外衰减。湿热试验(温湿度双应力)是将组件放置在高温高湿的环境中(85℃±2℃，湿度85％±5％)进行1000h的试验(DH1000)，确定组件长期承受湿气渗透的能力，从而评估水分进入对光伏组件性能的影响。

上述的IEC61215中的环境试验只是针对光伏组件的质量是否合格进行测试认证，对光伏组件的使用寿命以及户外运行的长期可靠性不能做出判定，因此需要一种实验室内的加速老化测试方法在较短的时间内模拟对应户外的运行条件，在短时间内加速组件的衰减，从而可以评估组件的长期可靠性。

发明内容

为了达到以上目的，本发明提出了一种结合数学模型的室内光伏组件加速老化方法，本方法是经过数学模型的计算修正，从而计算老化试验加速倍率，再利用环境试验箱模拟户外实际运行时的辐照度、温度、湿度等环境条件，实现较短时间内达到加速组件老化衰减目的的一种方法。

本发明的技术方案如下：

一种结合数学模型的室内光伏组件加速老化方法，包括如下步骤：

(1)、分析户外光伏组件的环境特点和现有的相关耐候性测试，确定试验参数，确认试验参数为：辐照度、温度、湿度；

(2)、选择加速老化数学模型，并进行修正；

(2-1)、加速老化数学模型采用单纯考虑温度的Arrenius模型、考虑温度湿度影响的Peck模型；通过试验时设定的环境箱的温度、湿度和正常户外的温湿度的数据进行多组数据拟合，修正Peck模型；

(2-2)、再考虑辐照因素，综合光湿热计算加速倍率；

(3)、光伏组件加速老化方案的试验设计

参考IEC61215以及真实户外环境，设置试验参数，计算循环次数，加速倍率，进行光伏组件加速老化方案的试验设计，根据试验设计的环境条件参数，将光伏组件置于能够提供多种环境条件参数的环境箱中，以模拟户外多变的环境。

上述步骤(2-1)中修正Peck模型的具体步骤如下：

(2a)、首先修正光伏组件寿命特征模型