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驗。

一、實驗地點

我國地域廣闊，為了使實驗結(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)性國家重點實驗室在西北和南方分別選取了兩個極端氣候?qū)嶒烖c。

實證基地1：三亞濕熱海洋氣候?qū)嵶C試驗基地

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

實證基地2：吐魯番干熱氣候?qū)嵶C試驗基地

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，氣候主要特點是：空氣干燥、氣溫高、晝夜溫差大、降水少、風(fēng)力強，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、實驗內(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)進行監(jiān)測、對比。

1、實驗選用光伏組件的關(guān)鍵參數(shù)

本實驗選取的兩個品牌的光伏組件關(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，跟別對實驗的4組光伏組件進行了校準(zhǔn)，為正偏差組件，如下表所示。

表2：兩個實證基地的組件初始功率

3、光伏組件穩(wěn)定運行功率

兩個試驗站均于2016年8月底已完成安裝。經(jīng)過3個月的運行，到2016年11月底時，

1)設(shè)備的故障均以排除，能夠穩(wěn)定運行，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月份的實驗數(shù)據(jù)基本能夠代表實驗的4組光伏組件未來的發(fā)電情況。

三、實驗結(jié)果及分析

1、三亞基地實驗結(jié)果及分析

在三亞實證基地，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1：三亞實證基地2016年12月直流側(cè)發(fā)電量統(tǒng)計數(shù)據(jù)

圖2：三亞實證基地2016年12月交流側(cè)發(fā)電量統(tǒng)計數(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(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的輻照度較低時表現(xiàn)更加突出，主要原因可能因為單晶PERC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

為了進一步驗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，進一步印證了“單晶PERC組件得弱光性能好”。

2從逆變器開、停機時間對比分析弱光性

光伏組件在早晨弱光下發(fā)電時間早，則逆變器啟動早;在晚上弱光下停止發(fā)電時間晚，則逆變器關(guān)閉晚。對三亞基地逆變器的啟動、關(guān)閉時間進行統(tǒng)計，如圖4、圖5所示。

圖4：三亞實證基地2016年12月逆變器的早上的開機時間

圖5：三亞實證基地2016年12月逆變器的晚上的停機時間

從圖4、圖5可以看出：使用單晶PERC組件的系統(tǒng)早晨啟動時間平均早54秒，晚上停機時間平均晚6分3秒。這點充分證明，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。

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。

除上述兩個因素外，溫度造成的發(fā)電量損失，也是一個重要因素。

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。

說明：圖中的組件溫升為全天平均的溫度升高

圖6：三亞實證基地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(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、吐魯番實驗結(jié)果及分析

在吐魯番實證基地，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)果與三亞實證基地的結(jié)果基本相同。

同時，也對吐魯番基地進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、實驗主要結(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、干燥的吐魯番兩個實證基地的實驗數(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：

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。