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光伏系統 I-V 曲線測試：故障解決和安全提示

隨著光伏陣列的老化，系統性能可能因眾多潛在原因而下降。有些原因是可以預見的，比如污染損耗和陣列的長期退化。還有一些則可能是意外情況，比如旁路二極管故障或模塊破裂等。由于 I-V 曲線繪圖儀能夠記錄光伏源的所有電流和電壓工作點，這使得它具備識別光伏系統性能下降的各種癥狀的獨特能力。

每個光伏模塊的數據表都會提供一個模型 I-V 曲線，它會展示在標準測試條件 (STC) 下，該模塊各種可能的工作或負載電流和電壓組合。當實際測量的 I-V 曲線在高度、寬度或形態上與預測的 I-V 曲線（即基于模型 I-V 曲線預測，并根據實際輻照度和溫度條件調整后的曲線）存在顯著偏差時，這種偏差的性質能夠為查明潛在的性能問題提供線索。利用像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線繪圖儀，我們能夠更有效地檢測光伏系統性能下降的癥狀。


Fluke Solmetric PVA 1500 V 光伏分析儀套件，配備 Fluke SolSensor


光伏系統故障排除的安全考慮事項

在使用電氣系統時，安全性是首要考慮的因素。為了保障安全，必須理解光伏系統的構造和工作原理，使用符合額定值的測試設備，并嚴格遵守 NFPA 70E 等安全標準。相較于其他測試方法，使用像 Fluke Solmetric PVA-1500 這樣的 I-V 曲線繪圖儀能提高安全性，因為它允許我們在進行測試時，無需將電路置于逆變器負載下。


基本測試過程

在商業和公用事業規模的光伏系統中，通常會在電氣隔離的匯流箱中來測量 I-V 曲線的軌跡。舉例來說，如果區域級監控器或無人機紅外測溫儀顯示匯流箱性能有所下降，I-V 曲線繪圖儀可以立即將其標記出來以便開展檢查。在進行隔離之后，先進行目視檢查，然后繪制 I-V 曲線，就可以識別出性能下降的源電路。經過校準的性能測量包括在陣列的正面安裝輻照度傳感器，并在模塊的背面安裝溫度傳感器。每個光伏源電路都會進行單獨的測試，整個流程僅需 10 到 15 秒，而所有的數據都會以電子方式保存。


標準的形態及性能

為了在現場識別性能問題，需要建立一個比較標準。在進行故障排除時，您可以利用相鄰光伏源電路的測量值來進行對比。不過，通常會使用模塊的銘牌數據作為性能比較的依據，特別是當您需要對性能進行長期基準測試時。

在執行 I-V 曲線測試之前，您需要先確定要測試的模塊，以及要將多少個模塊串聯或并聯。根據這些數據以及其他設置輸入，軟件會計算在標準測試條件下預期的性能特征，如 Isc、Imp、Voc、Vmp 和 Pmp。由于現場條件與工廠測試條件往往存在差異，I-V 曲線繪圖儀會采用數學模型來綜合考慮現場的實際輻照度和溫度條件，并生成被測光伏源電路或模塊的 I-V 預測曲線和的最大功率預測值。

當光伏源電路或模塊處于正常工作狀態時，其 I-V 曲線會呈現出標準的形態。此外，曲線繪圖儀根據 I-V 數據計算得出的最大輸出功率額定值將非常接近預測的最大功率值。在這種情況下，我們使用性能因子 (PF) 來量化實際測量的 I-V 曲線與預測曲線之間的一致程度。一致程度以百分比形式進行報告，并通過測量和預測的最大功率值 (PMP) 進行計算，具體公式為：PF =（實際測量的PMP ÷ 預測的 PMP）× 100。若曲線形態正常，且性能因子維持在 90% 至 100% 的范圍內，這表明光伏源電路或模塊處于正常工作狀態，不存在嚴重遮擋或污染問題。


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