光伏组件的紫外湿热综合试验方法及紫外湿热综合试验箱
阅读说明：本技术 光伏组件的紫外湿热综合试验方法及紫外湿热综合试验箱 (Ultraviolet, damp and hot comprehensive test method and ultraviolet, damp and hot comprehensive test box for photovoltaic module ) 是由 刘毅 单演炎 卢佳妍 陈玲琳 朱晓岗 石宇 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及光伏组件的紫外湿热综合试验方法和紫外湿热综合试验箱。该紫外湿热综合试验方法包括：将光伏组件样品放置在试验箱中；基于待模拟的户外紫外辐照和湿热条件,设计温度设置值、相对湿度设置值、紫外辐照强度设置值、和试验时间设置值；当试验箱中的温度达到室温时,以紫外辐照强度设置值打开紫外光源,开始对光伏组件样品进行紫外湿热老化试验,并且开始计时；在紫外湿热老化试验开始后,将试验箱内的温度和相对湿度分别调节到温度设置值和相对湿度设置值,并且保持温度设置值和相对湿度设置值；当计时时间达到试验时间设置值时,结束紫外湿热老化试验。该试验方法可获得更可靠的试验结果,以便可用于后续光伏组件的性能评估或设计。(The invention relates to an ultraviolet, damp and hot comprehensive test method and an ultraviolet, damp and hot comprehensive test box for a photovoltaic module. The ultraviolet damp-heat comprehensive test method comprises the following steps: placing a photovoltaic module sample in a test box; designing a temperature setting value, a relative humidity setting value, an ultraviolet irradiation intensity setting value and a test time setting value based on outdoor ultraviolet irradiation and damp-heat conditions to be simulated; when the temperature in the test box reaches the room temperature, turning on an ultraviolet light source at an ultraviolet irradiation intensity set value, starting to perform an ultraviolet damp heat aging test on the photovoltaic module sample, and starting to time; after the ultraviolet damp-heat aging test is started, adjusting the temperature and the relative humidity in the test chamber to a temperature set value and a relative humidity set value respectively, and keeping the temperature set value and the relative humidity set value; and when the timing time reaches the set value of the test time, finishing the ultraviolet damp heat aging test. The test method can obtain more reliable test results so as to be used for performance evaluation or design of a subsequent photovoltaic module.)
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体地涉及光伏组件的紫外湿热综合试验方法及紫外湿热综合试验箱。
背景技术
光伏组件(也称为“太阳能电池板”)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。光伏组件的主要作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。光伏组件在不同的应用环境下老化(或衰减)程度也会发生变化。在实际的应用环境中，光伏组件都会频繁或持续地受到太阳光的辐照，尤其是在高温湿热地区。为了提前了解光伏组件在这种具有太阳光辐照和湿热的应用环境下的老化程度，需要对光伏组件进行模拟类似环境的老化试验，例如紫外老化试验和湿热老化试验。中国发明专利CN104579167B公开了一种光伏组件湿热环境耐久性试验方法。该试验方法先对开路状态的待试验光伏组件进行户外暴晒；在完成户外暴晒后将该光伏组件放置到紫外试验箱内并且对该光伏组件进行紫外光暴晒。这种将户外暴晒试验与紫外光暴晒分开进行的试验方法存在的第一个缺陷是偏离光伏组件应用的实际环境，即在经受湿热环境的同时，也经受太阳紫外线的辐照，因此导致的试验结果可能与实际不符。该试验方法存在的第二个缺陷是由于湿热老化试验与紫外老化试验分开进行，导致总的试验时间变长，试验成本也随着增加。
相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中光伏组件的紫外老化和湿热老化试验分开实施所导致的试验效果不佳且试验成本高的问题，本发明提供一种光伏组件的紫外湿热综合试验方法，所述紫外湿热综合试验方法包括：
将光伏组件样品放置在试验箱中；
基于待模拟的户外紫外辐照和湿热条件，设计温度设置值、相对湿度设置值、紫外辐照强度设置值、和试验时间设置值；
当所述试验箱中的温度达到室温时，以所述紫外辐照强度设置值打开紫外光源，开始对所述光伏组件样品进行紫外湿热老化试验，并且开始计时；
在所述紫外湿热老化试验开始后，将所述试验箱内的温度和相对湿度分别调节到所述温度设置值和所述相对湿度设置值，并且保持所述温度设置值和所述相对湿度设置值；
当计时时间达到所述试验时间设置值时，结束所述紫外湿热老化试验。
为了了解光伏组件在特定环境下的紫外老化和湿热老化程度，本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法首先将光伏组件样品放置在试验箱中，并且设置模拟该特定环境的温度设置值、相对湿度设置值、和紫外辐照强度设置值，以及试验所需持续的时间。综合了温度、湿度、和紫外光强度的参数设置值可允许同时对该光伏组件样品进行湿热老化和紫外老化试验。在试验箱中的温度达到室温后，再通过打开具有紫外辐照强度设置值的紫外光源以开始对光伏组件样品的双重老化试验。在同一个试验箱内，在最接近待模拟环境的试验条件下，同时进行紫外老化试验和湿热老化试验，加上设置合理的试验时间，可获得更可靠的试验结果，以便可用于后续光伏组件的性能评估或设计，例如为光伏组件及材料生产厂商、户外电站的定型和选型提供更加科学依据。另外，相比于分开进行紫外老化试验和湿热老化试验，这种紫外湿热综合试验方法也缩短了试验时间，进而能够降低试验成本。
所述相对湿度设置值为距离所述光伏组件样品的上表面和下表面各0.2米处或0.2米附近的相对湿度设置值，并且所述温度设置值为所述光伏组件样品的表面的温度设置值。在试验箱内温度检测的位置为光伏组件样品的表面(包括上表面和/或下表面)，而相对湿度的检测位置为距离光伏组件样品的上表面和下表面各0.2米处或0.2米附近，这样可确保温度和相对湿度控制的精确性。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，当所述试验箱内的温度没有达到所述室温时，通过控制加热装置或冷却装置将所述试验箱内的温度调节到所述室温。这样可确保试验从室温开始。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，将经过所述紫外湿热老化试验的光伏组件样品与在所述待模拟的户外紫外辐照和湿热条件下实际使用经过预定年限的光伏组件进行比对，以确定两者之间的差异。通过比较确定的差异，可作为光伏组件产品设计的参考。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，将经过所述紫外老化和湿热老化试验的光伏组件样品与在所述待模拟的户外紫外辐照和湿热条件下实际使用经过预定年限的光伏组件进行比对的步骤包括：
对经过所述紫外湿热老化试验的光伏组件样品实施功率衰减测试、力学性能测试、电性能测试、外观检查中的至少一种；
对所述实际使用经过预定年限的光伏组件实施与所述光伏组件样品相同的测试和/或外观检查；
将所述光伏组件样品和所述光伏组件的测试和/或外观检查的结果进行比对。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，所述试验时间设置值≥1000小时。1000小时以上的连续试验才能模拟到使用寿命达到5年的光伏组件的状况。不同的试验时间设置值可对应光伏组件的不同实际使用年限。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，所述温度设置值的范围为30℃～95℃，所述相对湿度的范围为30％～95％，并且所述紫外辐照强度≤250W/m2。这样参数设计的组合可允许模拟到待模拟的不同的实际环境。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，所述试验箱内的温度被控制在85℃±5℃，并且所述试验箱内的相对湿度被控制在85％±5％。该温度设置值和相对湿度设置值模拟到高温高湿的环境。
在上述光伏组件的紫外湿热综合试验方法的优选技术方案中，所述紫外光源的连续波长范围为280nm～400nm。该连续紫外波长与太阳光的实际紫外波长类似。
为了解决现有技术中光伏组件的紫外老化和湿热老化试验分开实施所导致的试验效果不佳且试验成本高的问题，本发明还提供一种紫外湿热综合试验箱，所述外湿热综合试验箱采用上述任一项所述的光伏组件的紫外湿热综合试验方法对光伏组件样品进行紫外湿热老化试验。通过使用上述的紫外湿热综合试验方法，该紫外湿热综合试验箱能够保证获得更可靠的试验结果。
附图说明
下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法的流程图；
图2是紫外光源的辐照强度曲线图；
图3是本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法的实施例的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
为了解决现有技术中光伏组件的紫外老化和湿热老化试验分开实施所导致的试验效果不佳且试验成本高的问题，本发明提供一种光伏组件的紫外湿热综合试验方法，该紫外湿热综合试验方法包括：
将光伏组件样品放置在试验箱中(步骤S1)；
基于待模拟的户外紫外辐照和湿热条件，设计温度设置值、相对湿度设置值、紫外辐照强度设置值、和试验时间设置值(步骤S2)；
当所述试验箱中的温度达到室温时，以所述紫外辐照强度设置值打开紫外光源，开始对所述光伏组件样品进行紫外湿热老化试验，并且开始计时(步骤S3)；
在所述紫外湿热老化试验开始后，将所述试验箱内的温度和相对湿度分别调节到所述温度设置值和所述相对湿度设置值，并且保持所述温度设置值和所述相对湿度设置值(步骤S4)；
当计时时间达到所述试验时间设置值时，结束所述紫外湿热老化试验(步骤S5)。
需要指出的是，在本文中所提及的试验箱可为适合实施本发明的试验方法的任何试验箱，其中，该试验箱具有温度调节功能、湿度调节功能、和紫外光辐照强度调节功能。该试验箱一般采用封闭结构，并且试验腔体采用满焊及硅胶密封工艺，以防止水汽泄露。在试验箱内的合适位置分别设有温度传感器、湿度传感器、和紫外光探头。为了防止光照对湿度传感器检测测试数据时产生影响，可在湿度传感器上添加防光挡风板。另外，为了防止紫外探头在高温高湿条件下老化导致测试数据不准，紫外探头可采用自动伸缩装置，以便定时采集数据。在本文中所提及的光伏组件可以是任何种类的太阳能光伏组件。
还需要指出的是，在本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法中，除非有相反的明确说明，各个步骤的执行没有特定的顺序，例如可按照先后顺序执行，也可同时执行。
图1是本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法的流程图。如图1所示，在该紫外湿热综合试验方法，为了对光伏组件样品进行老化试验，需要将该光伏组件样品放置到预定的试验箱中(步骤S1)。在试验箱的试验腔中，光伏组件样品一般水平放置，因此光伏组件样品具有面朝上的上表面和面朝下的下表面。为了同时模拟紫外老化和湿热老化，还需要基于待模拟的户外紫外辐照和湿热条件，设置温度设置值、相对湿度设置值、紫外辐照强度设置值、和试验时间设置值(步骤S2)。在一种或多种实施例中，温度设置值范围为30℃～95℃，相对湿度设置值的范围为30％～95％，紫外辐照强度设置值≤250W/m2。通过这些参数的组合可模拟各种不同的户外环境，从而可扩大试验的范围。为了使试验结果更接近在户外实际使用预定年限的光伏组件的实际状况，试验时间设置值≥1000小时，例如1200小时，1500小时，2000小时等。具体的试验时间设置值主要由待比较的光伏组件的实际使用年限决定。
如图1所示，在步骤S3中，当试验箱内的温度达到室温时，以紫外辐照强度设置值打开紫外光源，从而开始对光伏组件样品进行紫外湿热老化试验，同时开始计时。紫外光源的连续波长范围为280nm～400nm。在整个试验期间，紫外光源的辐照强度保持不变，例如≤250W/m2，如图2所示。在步骤S4中，即在紫外湿热老化试验开始后，将试验箱内的温度和相对湿度分别调节到温度设置值和相对湿度设置值，并且在整个试验期间保持该温度设置值和相对湿度设置值不变。在一种或多种实施例中，温度设置值为光伏组件样品上表面或下表面上的温度值，或者为上表面和下表面上的温度的平均值。在一种或多种实施例中，相对湿度设置值为距离光伏组件样品的上表面和下表面各0.2米处或0.2米附近的相对湿度值。在这个位置测得的相对湿度与光伏组件表面处的相对湿度趋于一致，因此可确保相对湿度的精度。替代地，相对湿度设置值可以是更接近光伏组件样品表面处(即小于0.2m)的相对湿度。当计时时间达到试验时间设置值时，结束紫外湿热老化试验(步骤S5)。当计时时间达到试验时间设置值时，光伏组件样品表面所经受的紫外累积量达到或超过预定值，例如300kWh/m2，以确保试验的结果更符合实际情况。通过对经过上述试验的光伏组件样品的进一步检查和/测试，可为光伏组件及材料生产厂商、户外电站的定型和选型提供更加科学依据，在保证电站可靠性，节本增效方面具有重要的经济效益和安全性意义。
图2是本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法的实施例的流程图。如图2所示，在该紫外湿热综合试验方法开始后，在步骤S1中将光伏组件样品放置在试验箱中。在步骤S2a中，基于待模拟的户外紫外辐照和湿热调节，温度设为85℃±5℃，相对湿度设为85％±5％，紫外辐照强度≤250W/m2，并且试验时间设为1500小时。然后，紫外湿热综合试验方法前进到步骤S31，将试验箱中的温度调节到室温。室温为23℃±2℃。例如，在夏季的时候，通过制冷系统将试验腔内的温度降到室温。或者，在冬季的时候，通过加热装置将试验腔内的温度升至室温。当试验腔内的温度达到室温时，紫外湿热综合试验方法前进到步骤S32，打开紫外辐照强度≤250W/m2的紫外灯光源，开始对光伏组件样品进行紫外湿热老化试验，并且开始计时。紫外灯光源发出的波长范围为280nm～400nm，其辐照不均匀度≤15％，UVB占总能量(UVA+UVB)的百分比在3-10％之间。在步骤S4a中，在紫外湿热老化试验开始后，将光伏组件样品表面的温度调节到85℃±5℃，并且将距离光伏组件样品的上表面和下表面各0.2米处的相对湿度调节到85％±5％，并且在整个试验期间保持该温度设置值和相对湿度设置值不变。另外，紫外光光源的辐照强度也保持不变，以便控制最终的紫外辐照累积量也达到预定值。当计时时间达到1500小时时，结束紫外湿热老化试验(步骤S5a)，紫外辐照累积量达到300kWh/m2。
如图2所示，本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法还包括对经过紫外湿热老化试验的光伏组件样品进行功率衰减测试、力学性能测试、和电性能测试(步骤S6)。具体的测试过程可分别参见对应的国家标准，在此不再赘述。本发明光伏组件的紫外湿热综合试验方法还包括对经过紫外湿热老化试验的光伏组件样品进行外观检查(步骤S7)。最后，将光伏组件样品的测试结果和检查结果分别与在待模拟的高温高湿环境下户外实际使用5年后的光伏组件的对应参数进行比较，以确定二者的差异。需要指出的是，户外实际使用5年后的光伏组件的对应参数也通过同样的测试过程和检查方法获得。经比较后可确定，上述试验过程的光伏组件样品与高温高湿环境中实际使用5年后的光伏组件的老化状态基本一致。因此，光伏组件样品的上述试验结果可用作后续对光伏组件设计的参考。
本发明还提供一种紫外湿热综合试验箱，该外湿热综合试验箱采用上述任一种光伏组件的紫外湿热综合试验方法对光伏组件样品进行紫外湿热老化试验。通过使用上述的紫外湿热综合试验方法，该紫外湿热综合试验箱能够保证获得更可靠的试验结果。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
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