CSTM-坡面屋顶光伏组件高温可靠性测试方法编制说明

《坡面屋顶光伏组件高温可靠性测试方法》CSTM团体标准编制说明（征求意见稿）《坡面屋顶光伏组件高温可靠性测试方法》标准编制组二〇二二年三月一、工作简况（一）任务来源和起草单位本标准依据我国材料与试验团体标准委员会（CSTM标准委员会）关于下达《坡面屋顶光伏组件高温可靠性测试方法》的立项公告进行编制，计划编号为CSTMLX032200502-2020，本标准由浙江晶科能源有限公司起草。（二）工作简况1、2019年8月—2019年12月，行业调研，实验验证及技术内部讨论等。向CSTM标委会提交项目申请；2、2019年12月—2020年9月，分析行业调研报道及相关论文资料，组织国内外技术讨论，形成标准草案稿初稿；3、2020年10月19日，标准计划正式下达，并在行业内组件标准研究队伍；4、2020年10月—2021年12月，在我国不同区域屋顶安装组件，并收集组件运行的全年温度数据，依据分析数据，并完善标准内容，组内讨论形成征求意见稿。5、2021年5月，在CSTM春季会议上，专家认为屋顶基于排水的需求，基本上都会有一定的坡度，因此，建议把标准题目中的“坡面”去掉，把原标准题目“坡面屋顶光伏组件高温可靠性测试方法”修改为“坡面屋顶光伏组件高温可靠性测试方法”，标准编制组认为专家意见合理，在后期的汇报中，统一采用修改后的标准名称。6、2022年3月，计划提交秘书处，征集专家意见。（三）标准制定的意义随着传统矿石能源的日益减少，及国内外对全球气候变化的关注。以光伏发电为主的新能源在能源格局中发挥着它独有的优势。目前除了传统的地面大型电站外，光伏+建筑也成为未来光伏与建筑结合的新模式。安装在屋顶的光伏组件的运行温度，主要受安装角度、高度、环境温度、风速等多种因素共同影响。同时，组件的效率、电池类型、串接方式等也定义了组件热量的来源。NREL实验室基于对比模拟计算工作温度与实际观测的温度之间的关系，结合组件的安装方式，模拟得出组件运行温度的预估值，如图1所示：图1：组件运行温度的预测情况从上图中可以看出，我国大部分的建筑用光伏组件的运行温度超过70℃。NREL是根据沙特阿拉伯某城市的屋顶组件的运行温度再结合模拟计算得出的。我国的实际情况是怎样的，是否有图中显示的那么严重？是否应该按IECTS63126中的分类进行加严？还有待于进一步的研究。为了不过度浪费资源，又能保证在我国建筑用光伏组件运行的安全性能，实测不同区域，不同建筑用组件运行温度是必不可少的。二、标准编制原则和主要内容（一）标准编制原则严格按照《中关村材料试验技术联盟团体标准管理办法》中强调的编制原则开展本标准的制定工作。标准编制参照《标准化工作导则第1部分：标准的结构与编写》（GB/T1.1-2020）、《标准编写规则第4部分：试验方法标准》（GB/T20001.4-2015））及《我国材料与试验团体标准制修订管理细则2020》的规定进行编写和编制，编制内容上将突出科学、先进和产品特点。试验方法将优先采用目前比较成熟、通用的试验方法，便于生产施工企业和质检机构开展质量控制。（二）标准主要内容1.范围本文件规定了晶体硅光伏组件运行温度高于T98th规定的70℃时的额外测试要求，包括术语与定义、要求、测试、测试报告及附录。本文件定义了两个温度范围，即温度等级1和温度等级2。温度等级1的T98th大于70℃小于等于75℃，温度等级2的T98th大于75℃。2.参考文献下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC61215-2地面光伏组件-设计鉴定和定型-第2部分：测试程序（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules–Designqualificationandtypeapproval–Part2:Testprocedures）IEC61730-1光伏（PV）组件安全性鉴定—第1部分：构造要求（Photovoltaic(PV)modulesafetyqualification-Part1:Requirementsforconstruction）IEC61730-2光伏（PV）组件安全鉴定—第2部分：试验程序（Photovoltaic(PV)modulesafetyqualification-Part1:Requirementsfortesting）3.术语和定义本标准主要定义了组件运行温度、温度等级1和温度等级2共三个名词。4.要求本标准主要是针对于组件运行温度超过70℃，对IEC61215和IEC61730中部分测试进行温度加严，主要如表1所示：表1温度加严测试要求参考标准测试编号测试项目初始要求T98%≤70℃温度等级170℃＜T98%≤75℃温度等级2T98%＞75℃IEC61215MQT11热循环测试85±2℃90±2℃95±2℃MQT18旁路二极管测试75±2℃80±2℃85±2℃结温测试电流Isc1.15*Isc1.15*Isc耐久注入电流1.25*Isc1.4*Isc1.4*IscMQT21PID85±2℃90±2℃95±2℃IEC61730RTI/RTE/TI最低RTI90℃最低RTI95℃最低RTI100℃MST37材料蠕变测试105℃105℃110℃MST56干热条件105℃105℃110℃5.测试过程本标准具体测试过程请参考标准草案。三、主要试验（或验证）情况分析为了确保本标准的内容符合实际，根据我国的气候环境及区域划分，在行业内征集到6家参与企业，共同进行屋顶用光伏组件实际运行温度的监测及分析。（一）安装示意图及热电偶监测点分布屋顶安装光伏组件，一般会用结构胶、螺丝或夹具安装以贴合在建筑屋顶的表面，如图2所示。图2：光伏组件屋顶安装方式示意图安装在屋顶的光伏组件，在实际运行发电过程中，边框附近、接线盒附近都有可能形成高温，为了更准确的监测组件运行温度，热电偶的分布如图3所示。图3：光伏组件运行温度热电偶分布图（二）参编单位实测图信息根据我国的气候环境及地域划分，在行业内征集到6家企业参与本标准的验证，如图4所示，组件的安装距离如表2所示。图4:6家光伏组件屋顶实际安装图表2：组件与屋顶安装距离单位名称地点底边到屋顶高度顶边到屋顶高度A江苏昆山4cm4cmB江苏泰州15cm15cmC江西上饶15cm15cmD江苏无锡0cm12cmE广东深圳10cm12cmF河北保定7cm28cm（三）各测试地温度监测数据测试要求热电偶传感器的精度为0.1℃，采样间隔时间设定为5min；组件测试时间段：每天10:00-14:30；地域测试选择至少两块同类型组件进行测试，组件1进行无遮挡测试，需进行维护、保养和定期检查，组件2模拟热斑下组件工作（热斑遮挡按IEC61215-2执行）；有条件可多出一组组件进行对比测试。各测试地监测数据2.1组件运行温度T98th≤70℃如图5所示。图5：F单位在保定屋顶安装组件运行温度监测图2.2组件运行温度70℃＜T98th≤75℃，如图6到图9所示。图6：A单位在昆山屋顶安装组件运行温度监测图图7：B单位在泰州屋顶安装组件运行温度监测图图8：C单位在上饶屋顶安装组件运行温度监测图图9：D单位在无锡屋顶安装组件运行温度监测图2.3组件运行温度T98th＞75℃，如图10所示。图9：E单位在深圳屋顶安装组件运行温度监测图3.我国各区域组件运行预测温度划分示意图根据6个监测地实测数据推测我国各省份屋顶安装组件运行时温度情况，将我国分为三个等级，即：T98th≤70℃、70℃＜T98th≤75℃、T98th＞75℃，预测温度区域划分示意图如图10所示：图10：我国屋顶安装组件预测温度划分示意图根据上图的预测温度划分图，及前期的屋顶安装组件的实测数据，推测我国各省会城市屋顶安装组件运行温度的情况，具体如图11-图13所示。T98th≤70℃图11：我国省会城市T98th≤70℃屋顶安装组件运行温度预测图70℃＜T98th≤75℃图12：我国省会城市70℃＜T98th≤75℃屋顶安装组件运行温度预测图T98th＞75℃图13：我国省会城市T98th＞75℃屋顶安装组件运行温度预测图根据上面的预测信息,计算我国各省市T98th温度占比情况,如表3所示。表3：我国各省市T98th温度占比情况70℃＜T98th≤75℃占比小于2%黑龙江0.00%吉林0.00%辽宁0.00%内蒙古0.00%河北0.45%山东0.58%山西0.00%贵州0.22%陕西0.37%宁夏0.09%四川1.03%甘肃0.00%青海0.00%新疆0.00%西藏0.00%云南0.00%70℃＜T98th≤75℃占比超过2%江苏2.19%安徽2.15%河南2.08%湖北2.25%湖南2.32%江西2.87%浙江2.68%T98th＞75℃占比超过2%广西2.45%广东2.43%海南2.58%福建2.19%四、标准中如果涉及专利，应有明确的知识产权说明本标准没有涉及国内外专利。五、采用国际标准或国外先进标准的情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键指标对比分析或测试的国外样品、样机的相关数据对比情况本标准在制定过程中，与下列标准对比，与《IECTS63126更高温度下运行的光伏组件、零部件及材料认可指导》对比，IECTS63126是根据沙特阿拉伯某城市的屋顶组件的运行温度再结合模拟计算得出的。并没有针对我国的实际情况进行调研，根据我们的实际监测发现，安装在屋顶的组件，并没有向IECTS63126预测的那么高，为了不必要的过严测试，我们根据实际的监测情况，制定本标准，使标准内容更适合我国的屋顶安装组件。六、与现行相关法律、法规、规章及相关标准、特别是强制性标准的协调性本标准在制定过程中，充分考虑到与现行光伏相关法规、规章和技术标准的协调配套。在标准适用范围、技术指标、试验方法和检验规则等方面保持了标准的独立性、系统性和特色。七、重大分歧意见的处理经过和依据本标准在制定过程中没有重大分歧意见。八、标准性质的建议说明本标准建议为推荐性标准。九、贯彻标准的要求和措施建议（包括组织措施、技术措施、过度