Solar PV I-V ( Curve ) eğrisi izleme nedir?
Bir solar PV hücresi veya modülü tarafından üretilen elektrik gücü, akım (I) ve voltaj (V) özelliklerinin bir fonksiyonudur. PV hücresine veya modülüne bağlı elektrik yükünü açık devreden kısa devreye değiştirirken akım ve gerilim arasındaki ilişkinin ölçülmesi, aşağıda şekil 1'de gösterildiği gibi karakteristik bir akıma karşı gerilim (I-V) ( Curve ) eğrisi üretir. Eğrinin akımla buluştuğu noktalar ve gerilim ekseni sırasıyla kısa devre akımı Is/c ve açık devre gerilimi Vo/c'dir.
Güç, gerilim ve akımın ürünüdür ve bu nedenle şekil 2'de gösterilen güç-gerilim ( Curve ) eğrisi, ölçülen gerilim ve akım verilerinden üretilebilir. Güç - voltaj ( Curve ) eğrisi, gücün maksimum olduğu noktayı (Pmax) gösterir. Karşılık gelen maksimum güç noktası Mpp, I-V ( Curve ) eğrisinde gösterilir. PV modülünü, akım Impp ve voltaj Vmpp olacak şekilde yüklemek, PV modülünü maksimum güç noktasında (Mpp) çalıştıracak ve maksimum güç üretimiyle sonuçlanacaktır.
STC nedir ve neden önemlidir?
Tüm PV modülleri, açık devre voltajı (Vo/c), kısa devre akımı (Is/c), maksimum güç noktasındaki voltaj ve akım (Vmpp ve Impp) değerleri dahil olmak üzere, modül performansıyla ilgili bilgi plakasında gösterilen bilgilere sahiptir. ) ve maksimum güç (Pmax). PV modülleri üretildiğinde, üreticiler bir I-V ( Curve ) eğrisi ölçümü gerçekleştirerek performansı kontrol eder ve derecelendirme plakası değerlerini belirler.
Bir PV modülü tarafından üretilen voltaj ve akım, ışınım düzeyine, ışınımın spektral içeriğine ve modül sıcaklığına bağlıdır. Bir PV modülü derecelendirme plakasındaki verilerin anlamlı olması için, ölçümlerin yapıldığı andaki koşulları bilmemiz gerekir. Üreticiler, anma plakası değerlerini standart test koşullarında (STC) 1000W/m2 ışınım, 25°C modül sıcaklığı ve AM=1,5 hava kütlesine eşdeğer bir ışınım kaynağı kullanarak ölçer.
Sahada ölçülen performans verilerini doğrudan tip plakası değerleriyle karşılaştırmak istiyorsak, ölçümlerin STC'ye dönüştürülmesi gerekir. Dönüştürme, ölçüm sırasında ışınım seviyesi ve PV modülü sıcaklığı için ölçülen değerleri gerektirir.
PV modülü sıcaklık sensörü nereye yerleştirilmelidir?
IEC 61829:2015 Fotovoltaik (PV) dizi - Akım-gerilim özelliklerinin yerinde ölçümü, ince uçlu düz bir termal sensörün mekanik olarak doğrudan bir modülün ortasındaki arka tabakaya takılmasını önerir. Termal sensör, herhangi bir bağlantı kutusundan en az 10 cm uzakta, ancak modülün aktif bir parçasının karşısında olmalıdır. Bağlantı yöntemi, PV modülünün sıcaklığını değiştirmemelidir.
PV modülü sıcaklığını ölçmek için bir kızılötesi termometre kullanabilir miyim?
Herhangi bir kızılötesi sıcaklık ölçüm cihazının doğruluğu, ölçülen yüzeyin yayıcılığından (kızılötesi enerji yayma yeteneği) etkilenir. Kızılötesi termometre yalnızca, sıcaklık ölçüm doğruluğu IEC 61829:2015'in gerektirdiği ± 1 °C'yi karşılayacak şekilde PV modülü arka levha emisyonu için kalibre edilmişse kullanılmalıdır.
Güneş ışınımı nasıl ölçülür?
PV modüllerinin değerlendirilmesi sırasında kullanılan güneş ışınımı ölçüm ekipmanı, test edilen PV modülü veya sisteminkiyle eşleşen bir spektral yanıta sahip olmalıdır.
PV sistemlerinin performans ölçümünü kapsayan uluslararası standartlar tarafından tanımlanan ve kabul edilen iki ışınım ölçüm yöntemi vardır:
Piranometre
Normalde yatay bir düzlemde küresel ışınımı ölçmek için kullanılan, güneş ışınımının yoğunluğunu ölçmek için bir alet. Piranometreler genellikle cam bir kubbede termal sensörler kullanan yüksek hassasiyetli, yüksek maliyetli aletlerdir.
PV Referans Hücresi
Test edilen PV sistemiyle aynı hücre teknolojisi kullanılarak oluşturulmuş, bilinen bir akıma karşı ışınım karakteristiğine sahip küçük bir PV hücresi. Aynı hücre teknolojisi kullanılarak inşa edilmemişlerse, herhangi bir belirsizlik tahmini yapılabilir. Spektral uyumsuzluk, ince film modülleri ile özellikle ilgilidir. Referans hücreleri, ölçüm doğruluğunun sıcaklıktaki değişikliklerden etkilenmemesini sağlamak için genellikle sıcaklık telafisine sahiptir.
Işık ölçerler, lüks ölçerler veya fotodiyot sensörleri kullanan cihazlar, ışınımı ölçmek için düşük maliyetli bir çözüm sunuyor gibi görünebilir, ancak bunlar bir PV modülü ile aynı spektral tepkiye sahip değildir; sıcaklığı telafi etmezler ve solar PV uygulamaları için kullanıldıklarında önemli ölçüm hatalarına yol açmaları muhtemeldir. PV sistemi performans testi ve değerlendirmesi için uygun değildirler.
Güneş ışınımı ölçer nereye yerleştirilmelidir?
Anlamlı verilerin toplanmasını sağlamak için güneş ışınım ölçerin test edilen PV sistemine göre doğru şekilde konumlandırılması önemlidir. Referans hücre ile güneş arasındaki açının değiştirilmesi, ölçülen ışınımda önemli değişikliklere neden olabilir. Işınım ölçer, ± 2° dahilinde PV modülü ile aynı düzlemde olacak şekilde konumlandırılmalıdır. Işınım ölçer, test edilen FV sistemin herhangi bir bölümünü gölgelemeyecek şekilde konumlandırılmalıdır. Doğru ve tekrarlanabilir ölçümler, ışınım ölçeri PV modülü çerçevesine mekanik olarak sabitleyerek en iyi şekilde elde edilir.
Düşük ışınım seviyelerinde I-V ( Curve ) eğrisi ölçümleri yapabilir miyim?
I-V ( Curve ) eğrisinin şekli ışınımla değişir ve kritik bir ışınım seviyesinin altında eğri şekli önemli ölçüde değişir. Bu, sistemin performansının değerlendirilmesinde hatalara neden olabilir. Ölçümlerin düşük ışınımda alındığı durumlarda kötü sonuçlar beklenebilir.
PV dizisi ve dizisi performans ölçümleri, dizi düzleminde ölçüldüğü şekliyle en az 400 W/m2'lik kararlı ışınım koşullarında yapılmalıdır. STC'ye dönüştürülecek ölçümler için, IEC 61829:2015 Fotovoltaik (PV) dizi —Akım-gerilim özelliklerinin yerinde ölçümü, toplam düzlem içi ışınımın en az 700 W/m2 olmasını önerir.
I-V ( Curve ) eğrisi ölçümü sırasında ışınım değişirse ne olur?
İdeal olarak, I-V ( Curve ) eğrisi ölçümleri açık bir gökyüzü ve az rüzgar olduğunda yapılmalıdır. Işınımdaki değişiklikler, I-V ( Curve ) eğrisi ölçümlerinin doğruluğunu etkileyebilecek PV modülü sıcaklığında değişiklikler üretecektir. Ölçümler yapılmadan hemen önce ışınım önemli ölçüde artmışsa, PV modülü sıcaklığı sabitlenmemiş olabilir. I-V ( Curve ) eğrisi ölçümü sırasında ışınımdaki değişiklikler I-V ( Curve ) eğrisinin şeklini etkileyebilir.
Ancak, gerçek şu ki, zaman ve sözleşme kısıtlamaları, bir test gerçekleştirmenin mümkün olduğu dönemleri sınırlar. I-V ( Curve ) eğrisi ölçümleri mümkün olan en kararlı koşullar altında yapılmalı ve ışınım ve modül sıcaklığındaki değişimler kaydedilmelidir. Işınımdaki değişiklikler I-V ( Curve ) eğrisinin şeklini değiştirirse, ölçüm tekrarlanmalıdır.
I-V ( Curve ) eğrisi izlemenin faydaları nelerdir?
Güç, akım ve voltajın bir fonksiyonudur ve bu nedenle bir PV sistemi tarafından üretilen akımı veya voltajı azaltan herhangi bir şey, üretilen gücü de azaltacaktır. Bu nedenle I-V ( Curve ) eğrisinin şekli veya profili, bir PV modülünün veya dizisinin performansının oldukça etkili bir görsel göstergesini sağlar.
Gerçek zamanlı güç izleme sistemleri, üretilen gerçek gücün bir göstergesini sağlar, ancak gerçek verim tasarım rakamından daha azsa, düşük performans gösteren bir PV sisteminin ana nedenini belirlemek için başka ölçüm araçlarına ihtiyaç duyulan hiçbir bilgi sağlamazlar
Test edildiğinde kurulu dizi için I-V ( Curve ) eğrisi eğim açısında belirgin bir değişiklik gösteriyorsa, eğrinin şeklinde 'tümsekler' veya kaymalar varsa, bunlar bir veya daha fazla bireysel modülde bir sorun olduğunu gösterecektir. .
Kurulum veya hizmete alma sırasında ya da bir sistemin periyodik muayene ve testinin bir parçası olarak I-V ( Curve ) eğrisinin değerlendirilmesi, bu nedenle, tüm modüllerin sağlıklı olduğunu ve belirtilen parametreler doğrultusunda tutarlı bir seviyede performans gösterdiğini doğrulamaya yardımcı olabilir.
I-V eğri takibi neden önemlidir?
I-V ( Curve ) eğrisi, solar PV modüllerinin veya dizilerinin gerçek performansına erişmenin hızlı ve etkili bir yolunu sağlar. Doğru çalışan bir PV sisteminde, eğrinin şekli normal profili takip etmeli ve ölçülen Is/c, Impp, Vo/c, Vmpp ve Pmax değerleri, ölçüm sırasındaki çevre koşulları için beklendiği gibi olmalıdır.
Üretim sürecinin bir parçası olarak, modüller standart koşullar (STC) altında 1000W/m2 ışınım, 25oC sıcaklık ve 1,5 hava kütlesinde test edilir. I-V ( Curve ) eğrisi verileriyle aynı anda yakalanan ışınım ve sıcaklık ölçümleri, alan I-V ( Curve ) eğrisi ölçümlerini STC'ye dönüştürmek için kullanılabilir. Düzeltilmiş ölçümler daha sonra, anma değeri plakası rakamlarıyla doğrudan bir karşılaştırma için kullanılabilir.
Fabrika aşamasında test, herhangi bir üretim sorununu belirlemek ve ayrıca belirli bir modülün ürün veri sayfalarına ve teknik özelliklerine dahil edilmek üzere güç derecesini doğrulamak için kullanılır.
Sahada bir modül veya dizi kurulduktan sonra, gerçek güç çıkışının yeni sistemin tahmin edilen değerine yakın olduğunu doğrulamak için çalışır durumda bir IV ( Curve ) eğrisi oluşturmak üzere I-V ( Curve ) eğrisi izleme yapılabilir.
Bir tutarsızlık varsa, düşük performansın temel nedenini belirlemeye yardımcı olmak için IV eğri şeklinin analizi kullanılabilir ve düzeltici önlemler uygulanabilir.
I-V ( Curve ) eğrisi izleme yalnızca kurulum sırasında mı faydalıdır?
Hayır, zamanla, periyodik I-V ( Curve ) eğrisi izleme, sistem performansındaki bozulmayı kontrol etmek için oldukça etkili bir araçtır. Modül veya kablolama sorunlarını belirlemek ve bulmak ve güç üretim performansını önceki performans verileri veya ürün garanti verileriyle karşılaştırmak için kullanılabilir. I-V ( Curve ) eğrisi ölçümleri ayrıca kısmi veya tek biçimli gölgelemenin etkisini vurgulayabilir ve modül temizliğinden sonra performanstaki iyileşmeyi gösterebilir.
PV Doldurma Faktörü nedir?
Doldurma faktörü (FF), koyu mavi kutu ile temsil edilen gerçek elde edilebilir maksimum gücün, açık mavi kutu ile temsil edilen kısa devre akımı Is/c ve açık devre voltajı Vo/c ürününe oranıdır.
Doldurma Faktörü, esasen bir PV modülünün verimliliğinin bir ölçüsüdür; modülü oluşturmak için kullanılan silikon türü gibi faktörlere bağlı olarak teorik maksimum değer. Ancak, beklenen değerden sapma veya Doldurma Faktöründeki değişiklikler bir arızanın mevcut olduğuna dair bir gösterge sağlayabilir.
Sıcaklık ve ışınım I-V eğrilerini nasıl etkiler?
Güneş PV modüllerinin performansını etkileyebilecek sıcaklık ve ışınım gibi çeşitli faktörler vardır.
Bir PV modülünün açık devre voltajı, hücre sıcaklığına göre değişir. Çevresel değişiklikler veya enerji üretimi sırasında dahili güç dağılımı tarafından üretilen ısı nedeniyle sıcaklık arttıkça, açık devre voltajı (Voc) düşer. Bu da güç çıkışını azaltır. Bir solar PV sisteminin tasarımı, modül çıkışını hesaplamak için kullanılan STC verileriyle işletim ortamında beklenen ortalama hücre sıcaklığını karşılaştıran PV modülü sıcaklık katsayısını dikkate almalıdır.
Aynı şekilde, ışınım da modül performansını etkileyecektir, güneş ışığının azalması birincil olarak akımın azalmasına ve sonuç olarak güç çıkışının azalmasına neden olur.
Sahada ölçülen I-V eğrilerini öngörülen profillerle karşılaştırırken, karşılaştırmanın anlamlı sonuçlar vermesi gerekiyorsa, bu faktörlerin tam olarak dikkate alınması gerekir.
I-V ( Curve ) eğrisi izleme ile tanımlanabilen tipik problemler nelerdir?
Eğri şeklindeki farklılıklar ve belirli bir modül veya sokma ile ilişkili Doldurma Faktörleri, güneş enerjisi sisteminin kalitesinde, güç performansında veya doğru kurulumunda bir sorun olduğunu gösterebilir.
Beklenen I-V ( Curve ) eğrisi üzerinde etkisi olacak bir kurulumda karşılaşılan tipik sorunlar, modüllerin kirlenmesi, gölgelenmesi, yüksek dirençli kablolama veya modüller arasındaki bağlantı sorunları, üretim veya özellik farklılıklarından kaynaklanan modül uyumsuzluğu veya PV hücrelerinin hasar görmesini içerebilir.
I-V ( Curve ) eğrisi izleyici, bu sorunlardan herhangi birini tanımlamak, bulmak ve düzeltmek için bir teşhis aracı olarak kullanılabilir.
I-V eğri izleyicileri nasıl çalışır?
I-V eğri izleyicileri, solar PV modülüne veya dizisine bağlı bir elektrik yükünü tarayan ve tarama sırasında birçok noktada hem akımı hem de voltajı ölçen uzman test ekipmanı türleridir. Akım ve gerilim değeri çiftleri daha sonra doğrudan bir I-V ( Curve ) eğrisini çizmek veya bir P-V ( Curve ) eğrisini hesaplamak ve çizmek için kullanılır.
Sıcaklık ve ışınlama gibi dış faktörlerin etkisinin üstesinden gelmek için, I-V eğri izleyicileri tipik olarak ışınım ve sıcaklığı ölçer ve kaydeder, böylece ölçümlerin PV modülü spesifikasyonuyla doğru bir karşılaştırma yapılmasına olanak sağlamak üzere STC'ye dönüştürülmesine olanak tanır.
Bazı I-V izleyiciler, kurulu sistemlerin amaca uygunluğunu ve performansını doğrulamanın bir yolu olarak, sahada ölçülen değerlerin üretici tarafından beyan edilen değerlerle hemen karşılaştırılmasını sağlamak için PV modülü verilerinin veritabanlarını da içerir.
I-V ( Curve ) eğrisi izleme, diğer solar PV devreye alma ve periyodik testlerin yanında nasıl bir sıralamaya sahiptir?
Solar PV sistemlerinin kurulumu, yalnızca kurulum sırasındaki performans ve verimlilik testlerini değil, aynı zamanda sistemin kablolarının doğru ve güvenli bir şekilde bağlandığından emin olmak için yapılan kontrolleri de içerir. Devam eden güvenlik ve performansı belirlemek için bunlar periyodik olarak tekrarlanmalıdır.
'IEC 62446:2016 Şebekeye bağlı PV sistemleri', güneş enerjisi PV sistemi dokümantasyonu, devreye alma testleri ve denetimi için minimum gereksinimleri tanımlar. Zorunlu olmamakla birlikte, Birleşik Krallık'taki MCS dahil olmak üzere çeşitli ülkeler ulusal akreditasyon programlarında IEC 62446:2016 ilkelerini benimsemiştir.
Özetle standart, bir güneş enerjisi modülü sisteminin kurulumunun ardından müşteriye sağlanması gereken testleri, bilgileri ve belgeleri ve ayrıca gerekli olan ilk (ve periyodik) elektrik muayenesini ve testlerini belirler.
Devreye alma sırasında yapılması gereken mutlak minimum testler, süreklilik ölçümlerini, açık devre voltajını, kısa devre akımını, izolasyonu ve ışınımı içerir. Kurulan sistemin performans özelliklerini değerlendirmek için bu listeye I-V ( Curve ) eğrisi izleme de eklenebilir.