Hiệu chuẩn PV: Cách hiệu chuẩn mô phỏng năng lượng mặt trời
Mục lục
Câu trả lời nhanh: Hiệu chuẩn mô phỏng mặt trời là điều làm cho mọi thông số định mức của module mà dây chuyền của bạn sản xuất có thể truy xuất nguồn gốc. Việc hiệu chuẩn thiết lập cường độ bức xạ và quang phổ của mô phỏng theo một thiết bị tham chiếu để phép đo ở 1000 W/m2 và 25 °C mang cùng ý nghĩa trên dây chuyền của bạn như trong phòng thí nghiệm chứng nhận. Quy trình tuân theo IEC 60904 và bao gồm một pin hoặc module tham chiếu đã được hiệu chuẩn đã biết, được đo dưới mô phỏng và so sánh với giá trị công bố của nó. Các yêu cầu chính là cường độ bức xạ ổn định trên mặt phẳng thử nghiệm, quang phổ khớp với tham chiếu và nhiệt độ được kiểm soát. Các giá trị làm việc điển hình bao gồm thiết bị tham chiếu được hiệu chuẩn trong dải 200 W đến 500 W và các phép đo dòng điện đến khoảng 1 A. Một mô phỏng bị trôi ra khỏi hiệu chuẩn không hỏng một cách rõ ràng; nó âm thầm đánh giá sai thông số định mức của module, đó là lý do khoảng thời gian hiệu chuẩn là một hạng mục tuân thủ.
Sản xuất mô-đun PV · bởi Jerry, Ooitech
Giới thiệu: Tại sao Mô phỏng năng lượng mặt trời Hiệu chuẩn lại quan trọng
Trong thử nghiệm mô-đun quang điện, đo lường đáng tin cậy bắt đầu từ một điều: một mô phỏng mặt trời được hiệu chuẩn đúng cách. Nếu đầu ra của mô phỏng không được kiểm soát chính xác, công suất, dòng điện và hiệu suất đo được của mô-đun đều có thể lệch khỏi giá trị thực. Trong một thị trường mà các mô-đun 500 W và công suất cao hơn đã trở nên phổ biến, ngay cả sai số 0,5% cũng có thể trở nên có ý nghĩa về mặt thương mại.
Mô phỏng mặt trời là một thiết bị được thiết kế để tái tạo ánh sáng mặt trời trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát. Nó được sử dụng rộng rãi cho thử nghiệm hiệu suất mô-đun PV, đặc biệt là dưới STC, hay Điều kiện Thử nghiệm Tiêu chuẩn. Nói một cách đơn giản, đây là nguồn sáng chính đằng sau thử nghiệm điện PV chuyên nghiệp.
Hình 1 Mô phỏng mặt trời A+ A+ A+
Nguồn ảnh: Internet
Hiệu chuẩn bức xạ dưới STC
Đối với hầu hết công việc hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm, mục tiêu đầu tiên là bức xạ. Dưới STC, mô phỏng nên được điều chỉnh đến 1000 W/m² với phổ AM1.5G và nhiệt độ tế bào 25°C.
Trong ngành PV, tế bào WPVS thường được sử dụng làm Thiết bị Tham chiếu Sơ cấp. Các viện đo lường đủ điều kiện như PTB hoặc NREL cung cấp dòng điện ngắn mạch đã hiệu chuẩn, hay Isc, của tế bào WPVS dưới AM1.5G và bức xạ 1000 W/m². Giá trị hiệu chuẩn này có thể truy xuất nguồn gốc đến Hệ đơn vị quốc tế, và độ không đảm bảo của nó có thể thấp đến khoảng 0,5%.
Nhờ khả năng truy xuất nguồn gốc và độ ổn định này, tế bào WPVS thường được sử dụng để chuyển giá trị hiệu chuẩn có độ không đảm bảo thấp sang các thiết bị tham chiếu thứ cấp.
Tuy nhiên, hiệu chuẩn mô phỏng mặt trời ở cấp mô-đun không chỉ là thiết lập một con số trong phần mềm. Vùng thử nghiệm rất lớn, thường khoảng 2,6 m × 1,5 m hoặc thậm chí 3 m × 2 m. Trước khi điều chỉnh bức xạ cuối cùng, phân bố bức xạ trên mặt phẳng thử nghiệm nên được đo từng điểm một. Theo IEC 60904-9, vùng thử nghiệm không đồng đều nên bao phủ ít nhất 80% vùng thử nghiệm của mô phỏng. Sau đó, bức xạ trung bình của toàn bộ mặt phẳng thử nghiệm có thể được tính toán và sử dụng làm cơ sở cho hiệu chuẩn.
Hình 2 Tế bào WPVS
Nguồn ảnh: Internet
Giám sát tế bào tham chiếu WPVS: Sai số vị trí nhỏ cũng quan trọng
Trong quá trình hiệu chuẩn, tế bào WPVS thường được đặt tại vị trí tế bào tham chiếu để giám sát bức xạ thời gian thực trong quá trình vận hành mô phỏng. Tín hiệu dòng điện từ tế bào WPVS được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp thông qua bộ khuếch đại hoặc điện trở, sau đó được hệ thống mô phỏng đọc.
Việc hiệu chuẩn được hoàn thành bằng cách điều chỉnh tham số phần mềm liên quan. Ví dụ, một số mô phỏng Halm sử dụng cài đặt giá trị hiệu chuẩn, trong khi một số hệ thống Pasan sử dụng cài đặt độ nhạy. Trong một số hệ thống nhất định, mối quan hệ giữa dòng điện và độ nhạy được cung cấp trực tiếp dưới dạng công thức chuyển đổi.
Nhưng có một chi tiết dễ bị bỏ qua: tế bào tham chiếu thường được đặt bên ngoài vùng thử nghiệm chính. Bức xạ tại vị trí đó có thể thấp hơn bức xạ trung bình trên mặt phẳng thử nghiệm mô-đun. Nếu giá trị đo lường được sử dụng trực tiếp mà không bù trừ, bức xạ thực tế trong vùng thử nghiệm mô-đun có thể trở nên quá cao, điều này sẽ ảnh hưởng đến công suất đo được.
Ngay cả khi tế bào tham chiếu được đặt bên trong vùng thử nghiệm, vấn đề không hoàn toàn biến mất. Đối với mô phỏng cấp A+ với độ không đồng đều dưới 1%, tế bào tham chiếu thường được đặt gần rìa của vùng thử nghiệm. Điều này vẫn có thể gây ra sai lệch khoảng 0,5% đến 1%. Trong thử nghiệm PV, đây không phải là một con số nhỏ.
Nhiệt độ của tế bào tham chiếu cũng cần được kiểm soát gần 25°C. Mặc dù hệ số nhiệt độ của Isc thường tương đối nhỏ, dao động nhiệt độ vẫn góp phần vào độ không đảm bảo đo lường. Nếu mục tiêu là độ chính xác, ảnh hưởng của nhiệt độ nên được giảm thiểu càng nhiều càng tốt.
Hình 3 Vùng thử nghiệm mô phỏng mặt trời và vị trí tế bào tham chiếu
Hiệu chuẩn ở các mức bức xạ khác nhau
Tế bào WPVS không chỉ ổn định; chúng còn có độ tuyến tính tốt. Điều này làm cho chúng hữu ích để hiệu chuẩn bức xạ mô phỏng ở các mức cường độ ánh sáng khác nhau. Ví dụ, nếu bức xạ mục tiêu là 200 W/m²thì giá trị Isc đã hiệu chuẩn tại 1000 W/m² có thể được nhân với 0,2 để có dòng điện tham chiếu mong đợi.
Đối với mô phỏng mặt trời đèn xenon, thay đổi bức xạ lớn thường đạt được bằng các bộ lọc khác nhau. Sau khi thay đổi bộ lọc, nên đo lại độ không đồng đều bức xạ, vì phân bố quang học có thể thay đổi cùng với cường độ.
Hiệu chuẩn phổ: Mô phỏng xenon và LED
Đối với mô phỏng mặt trời xenon, phổ chủ yếu được xác định bởi nguồn đèn và bộ lọc quang học. Trong hầu hết các phòng thí nghiệm, phổ không thể được điều chỉnh tự do. Do đó, phương pháp đúng là sử dụng máy quang phổ đã hiệu chuẩn để đo phổ tại một số vị trí trong vùng thử nghiệm. Theo IEC 60904-4, cần ít nhất bốn điểm đo.
Điều quan trọng không phải là làm cho phổ trông hoàn hảo chỉ tại một vị trí, mà là xác nhận rằng mô phỏng đáp ứng cấp phổ yêu cầu trên vùng thử nghiệm liên quan.
Hình 4 Vị trí đo phổ
Mô phỏng mặt trời dựa trên LED linh hoạt hơn. Phân bố phổ của chúng thường có thể được điều chỉnh thông qua phần mềm, giúp dễ dàng đáp ứng yêu cầu phổ A+ trong IEC 60904-9. Tuy nhiên, sai lệch phổ, thường được thảo luận thông qua đánh giá liên quan đến SPD, nên được giữ ở mức thấp nhất có thể.
Một mối quan tâm thực tế là mô phỏng LED thường được xây dựng từ nhiều bảng mạch LED. Điều này có thể dẫn đến độ không đồng đều phổ đáng chú ý trên mặt phẳng thử nghiệm. Vì lý do này, tốt hơn là đo nhiều điểm hơn thay vì chỉ dựa vào yêu cầu tối thiểu.
Một điểm quan trọng khác: mô phỏng LED có thể đạt được thay đổi bức xạ lớn mà không cần bộ lọc, nhưng phổ của chúng vẫn có thể thay đổi ở các mức bức xạ khác nhau. Bất cứ khi nào cài đặt bức xạ thay đổi đáng kể, phổ nên được kiểm tra lại thay vì giả định rằng nó không đổi.
Tóm tắt: Hiệu chuẩn là nền tảng của đo lường PV
Hiệu chuẩn mô phỏng mặt trời là một trong những nền tảng của việc kiểm tra mô-đun PV chính xác. Trong phòng thí nghiệm, mục đích chính là đạt được đo lường chính xác và sau đó chuyển các giá trị hiệu chuẩn chất lượng cao sang các thiết bị tham chiếu thứ cấp.
Trong dây chuyền sản xuất, chiến lược hiệu chuẩn có thể khác vì tốc độ, độ lặp lại, độ ổn định của thiết bị và kiểm soát quy trình nhà máy đều trở thành một phần của hệ thống đo lường. Nhưng nguyên tắc cốt lõi vẫn giữ nguyên: nguồn sáng phải được kiểm soát, xác minh và hiểu rõ.
Cả hiệu chuẩn bức xạ và đo phổ đều đòi hỏi công việc cẩn thận. Vị trí tế bào tham chiếu, độ không đồng nhất của vùng thử nghiệm, thay đổi bộ lọc, phân bố phổ LED và kiểm soát nhiệt độ đều có thể ảnh hưởng đến kết quả công suất cuối cùng. Trong thử nghiệm PV, các sai số nhỏ không tồn tại lâu.
Quan điểm của Ooitech
Là nhà cung cấp thiết bị làm việc với các dây chuyền sản xuất mô-đun mặt trời, Ooitech coi hiệu chuẩn mô phỏng mặt trời không phải là một cài đặt một lần, mà là một phần của toàn bộ hệ thống kiểm soát chất lượng nhà máy. Đối với sản xuất mô-đun thông lượng cao, máy kiểm tra IV và mô phỏng mặt trời phải được kết hợp với các quy trình hiệu chuẩn rõ ràng, thiết bị tham chiếu ổn định và đào tạo vận hành thực tế; nếu không, độ chính xác trong phòng thí nghiệm có thể không chuyển thành độ lặp lại trên dây chuyền sản xuất. Thách thức thực sự là cân bằng giữa độ chính xác và hiệu quả sản xuất hàng ngày, đặc biệt khi các công nghệ mô-đun tiên tiến và xếp hạng công suất cao hơn làm cho các sai lệch đo lường nhỏ trở nên rõ ràng hơn.
