随着光伏阵列的老化，系统性能(néng)可(kě)能(néng)因众多(duō)潜在原因而下降。有(yǒu)些原因是可(kě)以预见的，比如污染损耗和阵列的長(cháng)期退化。还有(yǒu)一些则可(kě)能(néng)是意外情况，比如旁路二极管故障或模块破裂等。由于 I-V 曲線(xiàn)绘图仪能(néng)够记录光伏源的所有(yǒu)電(diàn)流和電(diàn)压工(gōng)作(zuò)点，这使得它具(jù)备识别光伏系统性能(néng)下降的各种症状的独特能(néng)力。
每个光伏模块的数据表都会提供一个模型 I-V 曲線(xiàn)，它会展示在标准测试条件 (STC) 下，该模块各种可(kě)能(néng)的工(gōng)作(zuò)或负载電(diàn)流和電(diàn)压组合。当实际测量的 I-V 曲線(xiàn)在高度、宽度或形态上与预测的 I-V 曲線(xiàn)（即基于模型 I-V 曲線(xiàn)预测，并根据实际辐照度和温度条件调整后的曲線(xiàn)）存在显著偏差时，这种偏差的性质(zhì)能(néng)够為(wèi)查明潜在的性能(néng)问题提供線(xiàn)索。利用(yòng)像 Fluke Solmetric PVA-1500 这样的 I-V 曲線(xiàn)绘图仪，我们能(néng)够更有(yǒu)效地检测光伏系统性能(néng)下降的症状。
Fluke Solmetric PVA 1500 V 光伏分(fēn)析仪套件，配备 Fluke SolSensor
光伏系统故障排除的安(ān)全考虑事项
在使用(yòng)電(diàn)气系统时，安(ān)全性是首要考虑的因素。為(wèi)了保障安(ān)全，必须理(lǐ)解光伏系统的构造和工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)，使用(yòng)符合额定值的测试设备，并严格遵守 NFPA 70E 等安(ān)全标准。相较于其他(tā)测试方法，使用(yòng)像 Fluke Solmetric PVA-1500 这样的 I-V 曲線(xiàn)绘图仪能(néng)提高安(ān)全性，因為(wèi)它允许我们在进行测试时，无需将電(diàn)路置于逆变器负载下。
基本测试过程
在商(shāng)业和公(gōng)用(yòng)事业规模的光伏系统中(zhōng)，通常会在電(diàn)气隔离的汇流箱中(zhōng)来测量 I-V 曲線(xiàn)的轨迹。举例来说，如果區(qū)域级监控器或无人机红外测温仪显示汇流箱性能(néng)有(yǒu)所下降，I-V 曲線(xiàn)绘图仪可(kě)以立即将其标记出来以便开展检查。在进行隔离之后，先进行目视检查，然后绘制 I-V 曲線(xiàn)，就可(kě)以识别出性能(néng)下降的源電(diàn)路。经过校准的性能(néng)测量包括在阵列的正面安(ān)装(zhuāng)辐照度传感器，并在模块的背面安(ān)装(zhuāng)温度传感器。每个光伏源電(diàn)路都会进行单独的测试，整个流程仅需 10 到 15 秒(miǎo)，而所有(yǒu)的数据都会以電(diàn)子方式保存。
标准的形态及性能(néng)
為(wèi)了在现场识别性能(néng)问题，需要建立一个比较标准。在进行故障排除时，您可(kě)以利用(yòng)相邻光伏源電(diàn)路的测量值来进行对比。不过，通常会使用(yòng)模块的铭牌数据作(zuò)為(wèi)性能(néng)比较的依据，特别是当您需要对性能(néng)进行長(cháng)期基准测试时。
在执行 I-V 曲線(xiàn)测试之前，您需要先确定要测试的模块，以及要将多(duō)少个模块串联或并联。根据这些数据以及其他(tā)设置输入，软件会计算在标准测试条件下预期的性能(néng)特征，如 Isc、Imp、Voc、Vmp 和 Pmp。由于现场条件与工(gōng)厂测试条件往往存在差异，I-V 曲線(xiàn)绘图仪会采用(yòng)数學(xué)模型来综合考虑现场的实际辐照度和温度条件，并生成被测光伏源電(diàn)路或模块的 I-V 预测曲線(xiàn)和的最大功率预测值。
当光伏源電(diàn)路或模块处于正常工(gōng)作(zuò)状态时，其 I-V 曲線(xiàn)会呈现出标准的形态。此外，曲線(xiàn)绘图仪根据 I-V 数据计算得出的最大输出功率额定值将非常接近预测的最大功率值。在这种情况下，我们使用(yòng)性能(néng)因子 (PF) 来量化实际测量的 I-V 曲線(xiàn)与预测曲線(xiàn)之间的一致程度。一致程度以百分(fēn)比形式进行报告，并通过测量和预测的最大功率值 (PMP) 进行计算，具(jù)體(tǐ)公(gōng)式為(wèi)：PF =（实际测量的PMP ÷ 预测的 PMP）× 100。若曲線(xiàn)形态正常，且性能(néng)因子维持在 90% 至 100% 的范围内，这表明光伏源電(diàn)路或模块处于正常工(gōng)作(zuò)状态，不存在严重遮挡或污染问题。
