技術總結：

2011 年，國際電工委員會（IEC）發布了IEC 61853-1《光伏組件性能測試和能效評定第 1部分：輻照度和溫度性能測量和功率評定》國際標準，該標準規定了在一定的輻照度和溫度的范圍內，以功率評定來衡量光伏組件性能的要求，以便在不同的輻照度和溫度條件下，提供光伏組件的全套性能參數。

為了更加科學和全面地測量評價光伏組件性能，國際電工委員會制定了IEC 61853《光伏組件性能測試和能效評定》系列標準。IEC 61853 系列標準包括4 個部分：第1 部分《輻照度和溫度性能測量和功率評定》，第2 部分《光譜響應、入射角和組件運行溫度測量》，第3 部分《能效評定計算》，第4 部分《用于計算標準能效評定的時間周期和天氣條件》。

2 IEC 61853-1概述

通過測量不同輻照度和溫度下，光伏組件性能參數（短路電流、開路電壓、最佳工作電壓和最大功率）的值，可對光伏組件性能進行評價。雖然開路電壓和最佳工作電壓不用于光伏組件能效評定，但是對于光伏組件定型和系統設計是非常有用的參數。

IEC 61853-1 規定了在一定的輻照度（100W·m-2-1100 W·m-2）和溫度（15℃-75℃）范圍內，以功率評定來衡量光伏組件性能的要求。IEC61853-1 目的在于規定測試和評定系統，以確保光伏組件在一系列特定條件下以最大功率運行；并通過在不同輻照度和溫度條件下，提供光伏組件的全套的性能參數，以便依據IEC61853-3（尚未發布）進行光伏組件能效評定。

3 評定條件和性能參數

通過不同輻照度和溫度條件的組合， IEC61853-1 設定了功率評定的5 個典型條件，包括：標準測試條件（Standard Test Condition，STC）、電池標稱工作溫度（ Nominal Operating CellTemperature，NOCT）、低輻照度條件（Low IrradianceCondition，LIC）、高溫條件（High TemperatureCondition，HTC）和低溫條件（Low TemperatureCondition，LTC）。各典型條件的詳細規定見表1 所示，其中前3 個由IEC61215/IEC61646 確定。

光伏組件組需要在表2 規定的輻照度和組件溫度組合下測量短路電流（Isc）、最大輸出功率（Pmax）、開路電壓（Voc）和最佳工作電壓（Vmax）等參數，并通過數據處理，確定光伏組件在表1 規定的5 種典型功率評定條件下的性能。

表1 功率評定條件概要（AM1.5， IEC60904-3）

 表2 Isc,Voc，Pmax 和Vmax 與輻照度和溫度對應表

4 測量方法及程序

為獲得填寫表2 所需的數據，IEC61853-1 規定了4 種在相應溫度和輻照度組合下測量光伏組件性能的方法，包括：1）簡單法；2）自然光線下使用跟蹤器法；3）自然光線下不使用跟蹤器法；4）使用太陽模擬器法。

4.1 簡單法

本方法僅適用于測量符合IEC60904-10 規定的線性組件。由于線性組件，其最大功率與輻照度、最大功率與溫度相互獨立，因此可按照以下步驟進行測量：

a 固定溫度，在100 W·m-2到1100 W·m-2的范圍內，改變輻照度測量Isc、Voc、Pmax、Vmax；

b 在兩個固定輻照度下（一個在800 W·m-2到1000 W·m-2之間，另一個在100 W·m-2到300 W·m-2之間），改變溫度測量Isc、Voc、Pmax、Vmax；

比較在兩組輻照度下測定的Pmax和Voc的溫度系數。若兩個Voc的溫度系數偏差在10％內，兩個Pmax的溫度系數偏差在15％內，則可根據b中測量的兩個溫度系數的平均值，計算出表2中其他條件下Isc、Voc、Pmax、Vmax數值。如果不是上述情況，則需要逐個測量，以獲得表2所要求的數據。因為短路電流的溫度系數數值較小，上述過程中未考慮其影響。

4.2 自然光線下使用跟蹤器法

在自然光線下的測量需要在輻照度范圍內進行。為了增加范圍和提高數據準確性，至少要進行3 天測量。

標準組件（符合IEC60904-2 規定）與被測組件共平面安裝在雙軸跟蹤器，確保與直射光柱的夾角在±2°。測試需要在同一天內的數小時內盡快完成，以最小化光譜條件改變帶來的影響。否則，需要進行光譜修正。

被測組件的溫度需要在圖1 所示的大致三個位置測量（確保每個位置均在一片電池后部），然后計算平均值。

圖 1 在電池之后測量被測組件溫度的位置圖

記錄被測組件的溫度和I－V 曲線（至少測量Isc、Voc、Vmax和Pmax）、標準組件的溫度和短路電流，如果標準組件與被測組件光譜不匹配，應使用光譜輻射計測量光譜輻照度。

如果測試變量是溫度，通過控制器調整溫度或在自然輻照水平下將組件交替暴曬和遮擋來調整組件溫度，使其達到和保持所需的數值。也可對被測組件進行自然加熱。

如果測試變量是輻照度，可以通過使用網孔密度均勻的過濾器或控制入射角，以便在不影響空間均勻性的條件下，減少被測樣品上的輻照度至期望值。

4.3 自然光線下不使用跟蹤器測量該方法通過長期監控被測組件室外性能，然后提取必要的數據導入表2。該方法無需使用跟蹤器，但需要進行角度響應校正。

5.1 相應溫度下的Isc、Voc、Vmax和Pmax插值

為了確定溫度中間值所對應的Isc、Voc、Vmax和Pmax，可根據測量值進行線性插值回歸。

5.2 相應輻照度下Isc插值

為了確定輻照度中間值所對應的Isc，可根據測量值進行線性插值回歸。對于非線性組件，插值過程中使用的輻照度范圍應盡可能小以減少誤差。

5.3 相應輻照度下Voc和Vmax插值

為了確定輻照度中間值對應的Pmax，期望的輻照度范圍（±30 %以內）附近的數據應被擬合為多項式以計算數據點之間任何的非線性。對于線性組件，如果測量的輻照度之間的差別不超過30％，在輻照度的中間值，可使用線性插值獲得Pmax 。（ 見IEC60891：2009，修正程序3）

6 結語

IEC61853-1規定了更為細致和全面的光伏組件評價條件和內容，通過IEC61853-1的檢測，將對光伏組件性能有更加深入的了解，也為光伏組件的實際應用提供了更為詳細的參考數據。