[发明专利]一种光伏组件阵列直流发电特性的测量仪器及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏组件阵列直流发电特性的测量仪器及其测量方法。

背景技术

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏电站是将设备和发电以及监测集成的系统，他监视着发电单元和发电量。我国目前已经建成近百座兆瓦级的光伏电站，新的五年发展计划，又在向分布式光伏电站和屋顶光伏电站和建筑一体化光伏电站发展。

光伏发电类型可分为直流光伏发电系统（如图1所示，其包括：太阳能电池方阵、控制器、直流负载和蓄电池组，所述控制器分别连接太阳能电池方阵、直流负载和蓄电池组。）、直流—交流发电系统（如图2所示，其包括：太阳能电池方阵、控制器、直流负载、直流/交流逆变器、交流负载和蓄电池组），光伏-风电互补发电系统等。而无论哪种发电类型，最基本的构造是太阳能电池方阵中的光伏电池板（P-V组件）阵列（简称光伏组件阵列）。光伏组件阵列将太阳的光辐照转换为直流电，再通过逆变器将直流电转换成可以并网或电工电子产品可直接使用的220V交流电。根据电站容量大小，光伏组件阵列可以为20片一组（称为组串），大型光伏电站的光伏组件阵列会超过10万片（分组）。

无论何种类型的光伏电站，建造方、运营方和业主都需要准确知道光伏电站的性能参数、发电量是否满足合同要求。光伏电站的交流发电量可以通过功率表测量，此时交流电网作为光伏发电系统的负载。但是，光伏电站最主要工程部分是光伏组件阵列，其发出的是直流高压电，无论从工程合同管理角度还是数据准确性的要求，都不能用逆变器交流并网的电功率数据替代直流侧的光伏组件阵列的直流发电数据，必须另外测量。光伏组件阵列的直流参数主要为开路电压，短路电流和最大输出功率。开路电压和短路电流可以按照传统方法使用直流电压表和电流表测量，但是最大输出功率测量需要配备模拟直流负载。而实践中这种超大功率直流负载由于体积、重量的原因，既不能运到荒漠光伏电站现场（沙漠或山顶），也不能运到分布式光伏电站的屋顶，因此，光伏组件阵列的直流发电特性需要采用特殊方法测量。

目前，国际标准IEC60904-2推荐使用电容充电方法测量。已经有日本、意大利以及国内某大学研究和推出了采用这种测量方法的测量仪器。但是，这类工作原理的仪器存在以下问题:

（1）功率测量范围太小，只能测到10kW；

（2）只能测量电压－电流曲线函数（动态参数）；而国际标准推荐的这种电容充放电测量原理由于测量结果是电压－电流曲线函数，属于非国际单位制（SI单位），在我国目前还没有建立起相应的校准和量值溯源体系；因此这类工作原理的仪器目前还不能计量校准，因此，数据会引起质疑甚至合同纠纷;

（3）目前的测量仪器均采用工业控制计算机进行采样控制，液晶触摸屏操作，实践表明，在露天作业场所，强烈的太阳光光照使得液晶屏数据分辨不清，且电源消耗偏大，除非选择特定的电池，否则很难工作一整天。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种光伏组件阵列直流发电特性的测量仪器及其测量方法，用来测量太阳能光伏发电系统光伏组件阵列直流发电特性，增大了功率测量范围，且通过现场测得的最大功率推出实验室标准条件下测得的最大功率，具有很好的推广应用前景。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种光伏组件阵列直流发电特性的测量仪器，用于测量太阳能光伏发电系统中光伏组件阵列的直流发电特性，其中，所述测量仪器包括一本体，所述本体上设置有控制面板，所述本体内设置有：用于测量开路输出电压和短路输出电流的静态测量装置和用于测量电流-电压特性的动态测量装置；所述控制面板上进一步包括用于选择测量开路输出电压、短路输出电流或电流-电压特性的功能选择开关；

所述功能选择开关与静态测量装置和动态测量装置相连。

所述的光伏组件阵列直流发电特性的测量仪器，其中，所述静态测量装置包括：

双显数字电压－电流表，其开路电压测量范围为0－1000Vdc；短路电流测量范围为0－200Adc。

所述的光伏组件阵列直流发电特性的测量仪器，其中，所述动态测量装置包括：