光伏中ctm是什么意思?CTM值又是什么意思?电池片封装损失与组件封装损耗各指什么?
通常我们使用组件输出功率与电池片功率总和的百分比(Cell To Module简称CTM值)表示组件功率损失的程度,CTM值越高表示组件封装功率损失的程度越小。
影响CTM的因素很多,包括:
A.光学损耗:制绒绒面不同引起的光学反射、玻璃和EVA等引起的反射损失。
B.电阻损耗,电池片本身的串联电阻损耗、焊带,汇流条本身的电阻引起的损耗,焊带不良导致的接触电阻、接线盒的电阻。
C.不同电流的电池片串联时引起的电流失配损失,由于组成组件的各电池片最大工作点电流不匹配造成的失配损失(分档,低效片混入)。
D.热损耗,组件温度升高会引起的输出功率下降。
E.B-O复合引起的电池片效率衰减,与本征衰退损失。
F.组件生产过程中产生隐裂或碎片。
影响单晶和多晶组件CTM差异的因素主要包括2个方面,光学损耗和硼氧复合损耗。
光学损耗产生的差异主要为单多晶电池产品的制绒工艺是不同的,反射率的差异性比较大B-O复合损耗的差异为单多晶原料片生长工艺不同,单晶原料过程中引入的硼氧对要多于多晶原料。
本文设计实验主要针对以上两点进行实验设计,分析造成单多晶组件CTM差异性的原因。
如果CTM值较低,组件的输出功率有可能达不到预期的要求,遭到客户的投诉,最终造成经济效益的损失。
与此相反,如果可以提高CTM值,组件的输出功率的增加会提高公司组件产品的收益,已达到降低生产成本的目的。
在组件产品的生产过程中发现单晶组件和多晶组件的CTM差别比较大。
在组件生产工序完全一致的情况下,单晶组件CTM损失要高于多晶组件,本文主要针对单晶和多晶组件CTM的差异性进行研究,解释单多晶组件CTM不同的内在原因。
太阳能到达地球大气层上界,大约是每平方米的功率为1367W,目前光伏组件效率最高的产品约为21%,也就是说一平方米最大能产生的最大功率是210W,这中间的1157W能量哪去了。
1、有一半被大气层吸收和反射
地球上空有数千公里的大气层,分为对流层、平流层、中间层、热层和外逸层,太阳约有30%的能量会反射到太空,约有19%的能量被云层和大气吸收,变成风雷雨电,到达地球表面的约占51%。也就是说,太阳能到达地球表面,每平方米的平均功率约为690W,组件的标准测试条件是每平方米辐照度为1000W,大部分地方的光照都达不到这个条件,当然也在少数地方,在某个特定的时刻辐照度可能超过1000W。
2、电池组件吸收可见光部分能量
太阳光的光谱知识:太阳光是由连续变化的不同波长的光混合而成,包含了各种波长的光:红外线、红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫、紫外线等,其中由红、橙、黄、绿、靛、蓝、紫是可见光,人眼可见。其中辐射能量最大的区域在可见光部分,占到大约48%,紫外光谱区的辐射能量占到约8%,红外光谱区的辐射能量占到约44%,在整个可见光谱中,最大能量在波长0.475μm 处,太阳能电池只能吸收部分的能量,转化为电能,紫外光谱区不能进行能量变换,红外光谱区过长的长波只能转换为热量。
目前组件只能吸收约可见光部分的能量,如果都能吸收,最大效率可达48%左右,但没有哪一种技术的电池带宽能做到这么宽,当禁带宽度在1.0~1.6eV时 ,电池片的最大转换效率在44%以下,预测晶硅电池的极限效率是29%,2017年3月,日本化学制造公司开发出转化率为26.3%的晶硅太阳能电池。
3、组件封装损失
封装成组件后,由于组件面积大于电池总面积,约损失了2个百分点的全面积效率其次,由于光伏玻璃的透光吸收损失了0.5个百分点EVA胶膜透光吸收损失0.5个百分点第三,互联条/汇流引出条的电阻损失1个百分点。总共损失了约4个百分点。随着组件技术不断发展,现在推出多主栅电池组件,双玻无铝边框组件,MWT背接触无主栅电池组件,可以把组件封装损失降低到1%以下。
刘继茂
一、禁带亮度效率损失
VOC随Eg的增大而增大,但另一方面,JSC随Eg的增大而减小。结果是可期望在某一个确定的Eg随处出现太阳电池效率的峰值。
二、温度引起的效率损失
随温度的增加,效率η下降。I-SC对温度T很敏感,温度还对VOC起主要作用。对于Si,温度每增加1°C,VOC下降室温值的0.4%,h也因而降低约同样的百分数。
例如,一个硅电池在20°C时的效率为20%,当温度升到120°C时,效率仅为12%。又如GaAs电池,温度每升高1°C,VOC降低1.7mv 或降低0.2%。
三、光强对效率的影响
将太阳光聚焦于太阳电池,可使一个小小的太阳电池产生出大量的电能。设想光强被浓缩了X倍,单位电池面积的输入功率和JSC都将增加X倍,同时VOC也随着增加(kT/q)lnX倍。因而输出功率的增加将大大超过X倍,而且聚光的结果也使转换效率提高了。
四、金属栅和光反射引起的效率损失
在前表面上的金属栅线不能透过阳光,引起效率降低。为了使ISC最大,金属栅占有的面积应最小。为了使RS小,一般是使金属栅做成又密又细的形状。因为有太阳光反射的存在,不是全部光线都能进入Si中。裸Si表面的反射率约为40%。使用减反射膜可降低反射率。对于垂直地投射到电池上的单波长的光,用一种厚为1/4波长、折射率等于(n为Si的折射率)的涂层能使反射率降为零。对太阳光,采用多层涂层能得到更好的效果。
以100W输出功率,每天使用6个小时为例,计算方法:
首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%,则当输出功率为100W时,则实际需要输出功率应为100W/90%=111W;若按每天使用5小时,则耗电量为111W*5小时=555Wh。
计算太阳能电池板:按每日有效日照时间为6小时计算,再考虑到充电效率和充电过程中的损耗,太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中,太阳能电池板的实际使用功率。
单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。
以上内容参考:百度百科-光伏板组件
至于如何解决,目前很多用户采用增加无功补偿模式,这样做会增加用户投资,因为一次设备投资较高,另外故障点也会增加。最可靠的方式,应该是利用光伏逆变器原有的无功调节功能,这样既满足了用户需求,也节省了投资。
保定特创电力科技有限公司生产的Tc-3063无功功率控制装置,是目前国内最好的无功功率控制器。
光伏无功功率控制器/光伏功率因数监控装置TC-3063主要功能简介
在系统运行中,TC-3063光伏无功功率监控装置不断监视母线电压和测量电流,具有对异常电流和电压报警功能,设置有无功功率控制功能:
(1)装置上电后,自动判别无功功率的功率因数,当功率因数过低时,自动启动无功功率调节功能
(2)功率因数过低报警,并启动调节光伏逆变器无功功率输出
(3)过负荷报警
(4)过电压报警
(5)低电压报警
(6)PT断线报警
以上功能均有控制字投入或退出,方便用户整定。
2.1MW的光伏电站高压并网后,功率因数只有50%是因为系统中感性负载过多造成的。
(1)首先说明一下功率因数相关公式:
COS∮=P/S,其中P为有功功率,S为视在功率,
S2=P2+Q2,Q为无功功率,
由公式可知,功率因数大小与系统有功功率P和无功功率Q相关,当Q为零时,功率因数为1,当Q小于零时,系统吸收无功,COS∮为负值,当Q大于零时,系统输出无功,COS∮为正值。因为光伏逆变器大多输出基本为全有功,系统功率因数必须会发生下降。
(2)光伏设备接入后系统无功基本无变化,因为光伏逆变器大多输出基本为全有功,系统功率因数下降原因主要为系统消耗有功功率有一部分由光伏设备提供,从10KV电网吸收有功功率减少,因此根据公式COS∮=P/S,功率因数降低。
20年内不能超过20%。光伏组件衰减率是指光伏组件运行一段时间后,在标准测试条件下(AM1.5、组件温度25°C,辐照度1000W/m2)最大输出功率与投产运行初始最大输出功率的比值。
伏组件衰减率的确定可采用加速老化测试方法、实地比对验证方法或其他有效方法。加速老化测试方法是利用环境试验箱模拟户外实际运行时的辐照度、温度、湿度等环境条件,并对相关参数进行加倍或加严等控制,以实现较短时间内加速组件老化衰减的目的。
实地比对方法
自组件投产运行之日起,根据项目装机容量抽取足够数量的组件样品,由国家资质认定(CMA)的第三方检测实验室,按照GB/T6495.1标准规定的方法,测试其初始最大输出功率后。
与同批次生产的其他组件安装在同一环境下正常运行发电,运行之日起一年后再次测量其最大输出功率。将前后两次最大输出功率进行对比,依据衰减率计算公式,判定得出光伏组件发电性能的衰减率。