光伏組件 非均勻雪載荷試驗(yàn) 征求意見(jiàn)稿

1GB/TX—202X/IEC62938:2020光伏組件非均勻雪載荷試驗(yàn)本文件定義了一種測(cè)試方法，用于確定有框光伏組件在傾斜的非均勻雪載荷影響下的機(jī)械性能。本文件適用于有框光伏組件，其邊框在預(yù)期安裝后會(huì)突出于組件下邊緣的前面板玻璃表面，因此對(duì)從組件表面滑落的雪形成了額外的阻礙。本文件不適用具有其他邊框結(jié)構(gòu)的組件，如邊框組成背面框架結(jié)構(gòu)或側(cè)邊、頂邊、下邊緣邊框不會(huì)額外阻礙積雪滑落的組件。本文件所定義的試驗(yàn)方法用于確定有框光伏組件的非均勻機(jī)械載荷極限。本文件規(guī)定的載荷試驗(yàn)方法僅適用于模擬自然雪載荷分布。任何人工積雪分布模式（例如除雪或人為分配行為）需另行考慮。本文不包括消除或緩解不均勻積雪的方法，如增大安裝角度（超過(guò)60°)。本文所假設(shè)地面積雪和組件表面積雪之間的系數(shù)關(guān)系，可能不適用于多次降雪間隔期間積雪未完全消融的情景。本文件不考慮積雪對(duì)組件發(fā)電的影響。雖然試驗(yàn)方法包括載荷測(cè)試步驟間的等待時(shí)間，但本文件沒(méi)有對(duì)組件材料（如前板玻璃）的疲勞行為進(jìn)行過(guò)完整評(píng)估。由于雪載造成的光伏組件典型現(xiàn)場(chǎng)失效表現(xiàn)為玻璃破裂和邊框彎曲，本試驗(yàn)方法旨在重現(xiàn)此類失效發(fā)生時(shí)的載荷狀態(tài)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。IECTS60904-13：2018光伏器件第13部分：光伏組件的電致發(fā)光（Photovoltaicdevices-Part13:Electroluminescenceofphotovoltaicmodules）IEC61215-1：2016地面用光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型-第1部分：測(cè)試要求（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part1:Testrequirements）IEC61215-2：2016地面用光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型-第2部分：試驗(yàn)程序（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules-Designqualificationandtypeapproval-Part2:Testprocedures）IECTS61836太陽(yáng)能光伏能源系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)、定義和符號(hào)（Solarphotovoltaicenergysystems-Terms,definitionsandsymbols)IECTS62915光伏組件設(shè)計(jì)定型和安全鑒定重測(cè)導(dǎo)則（Photovoltaic(PV)modules-Typeapproval,designandsafetyqualification-Retesting）GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》GB/T1.2-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第2部分:以ISOIEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化文件起草規(guī)則》3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1特征雪載荷characteristicsnowloadsK地面積雪特征值(kN/m2)。3.2與雪載荷角度關(guān)聯(lián)的雪載荷特征值（角度關(guān)聯(lián)雪載）2GB/TX—202X/IEC62938:2020characteristicvalueofsnowloadangledependent-snowloadSA地面上的特征雪載荷與雪載荷形狀系數(shù)的乘積(kN/m2)。注：本文件中SA最低值為1.47kN/m2。3.3雪載荷形狀系數(shù)snowloadshapecoefficientμi屋頂或光伏組件表面積雪與地面未飄散積雪的比值。3.4雪比重specificsnowweighty每單位體積雪的重量(kN/m3)。注：雪比重y定為3kN/m。3.5懸空雪載荷snowloadoftheoverhangSE除屋頂?shù)木鶆蜉d荷外，垂直作用于屋檐或突出結(jié)構(gòu)的雪載荷(kN/m)。3.6分位數(shù)fractilevalue分布函數(shù)（t分布、正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布等）的上限或下限，總體代表優(yōu)勢(shì)或影響。4抽樣應(yīng)使用至少需要7塊光伏組件用于試驗(yàn)。其中5塊或更多數(shù)量的組件用于確定最大雪載荷承載壓強(qiáng)；1塊用于驗(yàn)證施加最終負(fù)載值后的電氣性能衰減，1塊用作控制樣品組件。5試驗(yàn)先決條件該光伏組件型號(hào)應(yīng)依據(jù)IEC61215-2，已通過(guò)最小正面載荷5400Pa靜態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試（MQT16）。6試驗(yàn)6.1概述以下試驗(yàn)規(guī)范描述了一種測(cè)試方法，用于確定有框光伏組件在非均勻雪載荷作用下的承重能力。6.2預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果組件邊框和玻璃/封裝材料之間粘合（粘合劑）失效會(huì)導(dǎo)致：·組件導(dǎo)軌或邊框部件移位?！そM件導(dǎo)軌或邊框部件斷裂?！ふ澈蟿┑恼澈蠌?qiáng)度不足，以及·安裝件的破損或移位。此外，由于以下原因可能影響電氣性能：·組件電氣絕緣的失效，·電池片損壞和接線盒失效，以及3GB/TX—202X/IEC62938:20206.3試驗(yàn)計(jì)劃試驗(yàn)流程如圖1所示，方框內(nèi)的編號(hào)代表IEC61215-2中的測(cè)試。計(jì)劃對(duì)5塊組件進(jìn)行機(jī)械載荷測(cè)試，直至發(fā)生第8條款所規(guī)定的失效情況。第6塊組件將用于驗(yàn)證最終載荷值，在該載荷作用下的組件功率衰減不應(yīng)超過(guò)5.0%。圖1非均勻雪載荷試驗(yàn)計(jì)劃4GB/TX—202X/IEC62938:20207試驗(yàn)流程7.1外觀檢查根據(jù)IEC61215-2MQT01進(jìn)行測(cè)試。7.2最大功率確定根據(jù)IEC61215-2MQT19進(jìn)行初始穩(wěn)定后，應(yīng)根據(jù)IEC61215-2MQT02進(jìn)行該測(cè)試。對(duì)于測(cè)試序列中途和最終的控制組件功率測(cè)量，根據(jù)組件樣品所用技術(shù)，可能需要進(jìn)一步的功率穩(wěn)定步驟。最大功率確定僅為相對(duì)測(cè)量，測(cè)量不必要在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件（STC）下進(jìn)行。7.3絕緣測(cè)試根據(jù)IEC61215-2MQT03進(jìn)行測(cè)試。7.4濕漏電流測(cè)試根據(jù)IEC61215-2MQT15進(jìn)行測(cè)試。7.5濕凍測(cè)試根據(jù)IEC61215-2MQT12進(jìn)行測(cè)試。7.6電致發(fā)光成像配合目視檢查，根據(jù)IEC60904-13可選擇性地對(duì)電氣性能驗(yàn)證組件樣品進(jìn)行電致發(fā)光成像，以觀察電池片碎裂情況。7.7非均勻雪載荷試驗(yàn)本試驗(yàn)規(guī)范描述了一種試驗(yàn)方法，用于確定傾斜的、有邊框的光伏組件在非均勻雪載荷作用下的直接承重能力。7.7.2載荷規(guī)格重量單元的非均勻分布如圖2所示確定。圖2傾斜狀態(tài)試樣載荷分布GB/TX—202X/IEC62938:2020使用多個(gè)獨(dú)立的重量單元施加、調(diào)整光伏組件上的載荷及載荷分布，載荷數(shù)值由以下參數(shù)組成的函數(shù)表示，包括特征雪載荷SK、組件傾角α=37°±1°、與斜坡屋頂關(guān)聯(lián)的雪載荷形狀系數(shù)μi以及根據(jù)假定雪比重Y=3kN/m3和SE的函數(shù)關(guān)系生成的線載荷。假設(shè)雪可以不受阻礙地滑落。對(duì)于單斜坡屋頂或光伏組件，在雪滑落不受外界影響的情況下，可使用表1所示數(shù)值（可見(jiàn)附錄A）。表1與屋頂傾角相關(guān)的適用載荷系數(shù)屋頂坡度傾角α°μi0.80.8×(60°?α)/30°0.0在37°測(cè)試角度下，μi=0.61通常認(rèn)定37°為積雪滑落的臨界角度）。本文中可將光伏組件下邊緣視作屋頂?shù)奈蓍埽诖饲闆r下SE的最小值為0.72kN/m。式中：SE——懸垂作用于屋檐的雪載荷，單位kN/m；SA——作用于屋頂?shù)难┹d荷，單位kN/m2(SA=μi×SK)；Y——雪比重，單位kN/m3。用于施加SA的重量單元分布于傾斜組件下部，區(qū)域長(zhǎng)度接近但不應(yīng)超過(guò)2/3組件豎直長(zhǎng)度（l）。用于施加SE的重量單元分布于傾斜組件下部，區(qū)域長(zhǎng)度接近但不應(yīng)超過(guò)1/2組件豎直長(zhǎng)度（l）。應(yīng)用于四坡屋頂和/或尖塔屋頂?shù)臏?zhǔn)三角形光伏組件，以及具有較短豎直長(zhǎng)度的屋瓦式光伏組件均不屬于本標(biāo)準(zhǔn)適用范圍，因?yàn)檫@些組件受積雪滑落影響較小。后續(xù)試驗(yàn)流程中將使用與角度關(guān)聯(lián)的單位面積載荷數(shù)值施加負(fù)載。施加的每個(gè)載荷數(shù)值等于特征雪載荷按照特定形狀系數(shù)計(jì)算后（與角度關(guān)聯(lián)）的載荷值（例如：在第一步中，2.4kN/m2的特征雪載荷經(jīng)角度換算等于37°(±1°)傾角的角度關(guān)聯(lián)載荷1.47kN/m2，如公式（1）定義。SA=μi×SK 然后根據(jù)公式（2）計(jì)算并逐步增加線性載荷SE：SE=S/Y 為了根據(jù)圖2計(jì)算不均勻分布的載荷值，需將上述計(jì)算結(jié)果乘以圖2所示的系數(shù)和組件底部寬度Lb。例如：對(duì)底部最下段施加的載荷值=0.4××Lb根據(jù)IEC61215-2的靜態(tài)機(jī)械載荷測(cè)試（MQT16），所有測(cè)試開(kāi)始時(shí)的初始載荷值應(yīng)符合光伏組件的最低設(shè)計(jì)鑒定要求。本試驗(yàn)流程中初始載荷值由2400Pa的特征雪載荷SK與線載荷SE共同施加。本例中：SK=2.4kN/m2 SA=37°時(shí)的角度關(guān)聯(lián)載荷=1.47kN/m2 （4）SE=0.72kN/m 測(cè)試所用重量單元應(yīng)能在組件表面滑動(dòng)，并應(yīng)盡可能減小與組件表面間的摩擦力，例如在重量單元表面使用聚四氟乙烯（PTFE）材料。對(duì)于每次施加的總載荷，應(yīng)確保每個(gè)重量單元按照?qǐng)D2所示的分布進(jìn)行放置。為確保模擬“隆起”的積雪，更多的重量單元（例如啞鈴片）將被放置于組件下半部分以形成圖2中的各段線性載荷SE。本測(cè)試最多可容忍±10%的載荷分布偏差。7.7.3試驗(yàn)設(shè)備56GB/TX—202X/IEC62938:2020試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)應(yīng)具有一個(gè)底座框架結(jié)構(gòu)，可供光伏組件按制造商規(guī)定方式以37°±1°傾角固定安裝。如圖3所示，以La代表一個(gè)重量單元作用于邊框的有效寬度。以Lb代表光伏組件的寬度。為保證達(dá)到足夠的表面載荷均勻性（重量單元面積/組件面積）以及足夠多的接觸點(diǎn)（重量單元長(zhǎng)度/邊框長(zhǎng)度），重量單元的參數(shù)應(yīng)滿足以下要求：圖3沿底部邊框的組件寬度的簡(jiǎn)化橫截面圖重量單元的設(shè)計(jì)應(yīng)使載荷以平面形式、均勻且無(wú)扭轉(zhuǎn)地施加于組件表面。組件邊框和重量單元的接觸必須是契合的。應(yīng)使重量單元下滑的力傳遞至組件下邊框結(jié)構(gòu)件。重量單元與組件表面的接觸摩擦應(yīng)盡可能小。兩個(gè)相鄰的重量單元之間應(yīng)留有足夠空間，避免發(fā)生邊框彎曲和組件表面偏轉(zhuǎn)時(shí)互相粘連。應(yīng)避免重量單元在組件表面滑動(dòng)時(shí)留下刮痕或擦痕。為確保安全，重量單元應(yīng)不能從組件上跌落，同時(shí)重量單元的固定裝置不應(yīng)妨礙對(duì)組件施加載荷。試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)具備監(jiān)測(cè)組件邊框和層壓板相對(duì)位移（邊框彎曲）的功能。7.7.4試驗(yàn)步驟被測(cè)組件按照廠商說(shuō)明手冊(cè)中的規(guī)定固定安裝于試驗(yàn)測(cè)試臺(tái)，通常使用橫梁作為背面支撐結(jié)構(gòu)并沿長(zhǎng)邊框夾固安裝。組件在受力狀態(tài)下的彎曲可能導(dǎo)致背板接觸到背面支撐結(jié)構(gòu)，這種實(shí)際情況應(yīng)在測(cè)試裝置中得到體現(xiàn)（如果在實(shí)際情況下背面支撐結(jié)構(gòu)阻礙了這種彎曲，那么組件在測(cè)試臺(tái)上也不能無(wú)限制地彎曲）。試驗(yàn)環(huán)境條件為25℃±5℃。由于多數(shù)粘合劑的性能會(huì)隨溫度升高而降低，因此認(rèn)為室溫是最嚴(yán)苛的試驗(yàn)條件。如果已知用于特定型號(hào)組件的粘合劑在室溫下性能更好，則應(yīng)在0℃±5℃室溫下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)流程如下（另見(jiàn)圖4）。對(duì)試樣施加至少24h初始載荷sk=2.4kN/m2，經(jīng)過(guò)24h后，分為以下三種情況：—情況1：自施加初始載荷24h期間，邊框沒(méi)有發(fā)生可視位移。載荷值增加至下一階段并至少保持30min。當(dāng)至少15min未觀察到可視位移，則繼續(xù)增加載荷。重復(fù)這一流程直至組件失效，然后從初始載荷值開(kāi)始進(jìn)行下一塊組件的試驗(yàn)。—情況2：在24h內(nèi)，組件撓度隨時(shí)間的曲線圖（見(jiàn)圖5）呈階梯變化，但在接近結(jié)束時(shí)至少保持了15min的穩(wěn)定狀態(tài)。如果至少15min沒(méi)有可視位移發(fā)生，則載荷增加至下一階段并至少保持1h。重復(fù)這一流程，保證每次負(fù)載階段至少等待1h至穩(wěn)定狀態(tài)，并且每5個(gè)負(fù)載階段等待4h，直至組件失效。然后從初始載荷值開(kāi)始進(jìn)行下一塊組件的試驗(yàn)?！闆r3：邊框的位移仍然持續(xù)可見(jiàn)，等待至停止移動(dòng)。如果沒(méi)有出現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)并且組件失效，則應(yīng)停止試驗(yàn)序列。如果至少15min沒(méi)有可視位移發(fā)生，則載荷增加至下一階段并至少保持1h。7GB/TX—202X/IEC62938:2020重復(fù)這一流程，保證每次負(fù)載階段至少等待1h至穩(wěn)定狀態(tài)，并且每實(shí)施5個(gè)負(fù)載階段等待4h，直至組件失效。然后從初始載荷值開(kāi)始進(jìn)行下一塊組件的試驗(yàn)。情況1、2、3的位移-時(shí)間曲線圖示例如圖5所示，此外應(yīng)遵循以下步驟：a)使用照片記錄空載狀態(tài)和每個(gè)載荷階段的試驗(yàn)裝置；b)根據(jù)本文條款7.2.2中的定義，確定載荷分布；c)記錄各階段載荷的日期和時(shí)間；d)在最初24h初始載荷試驗(yàn)的首、尾各1h期間至少每5min記錄一次位移量，并在之后的載荷步驟中持續(xù)記錄，精度至少為±0.5mm；e)載荷試驗(yàn)應(yīng)以SK＋200Pa逐級(jí)遞增進(jìn)行。可視位移變化，該術(shù)語(yǔ)定義為在以下測(cè)量點(diǎn)監(jiān)測(cè)到至少1.0mm的變化：·組件下部邊框構(gòu)件的×Lb處（中點(diǎn)位置），組件平面方向；·下部邊框構(gòu)件的最左、右側(cè)，組件平面方向；圖4雪載荷試驗(yàn)流程8GB/TX—202X/IEC62938:2020注：不同的邊框粘合技術(shù)，對(duì)靜態(tài)載荷可能產(chǎn)生不同反應(yīng)圖5靜態(tài)載荷下的不同撓度曲線如果施加新載荷時(shí)發(fā)生失效，則應(yīng)記錄失效前的載荷值作為失效極限值。本試驗(yàn)序列應(yīng)至少在5塊組件上實(shí)施。8失效判據(jù)以下類型的損壞應(yīng)視作試驗(yàn)失效：a)組件破碎、破裂或外表面撕裂，包括組件上、下層材料、邊框、導(dǎo)軌和接線盒；b)外表面的彎曲或錯(cuò)位，包括組件上、下層材料、邊框、導(dǎo)軌和接線盒的損傷，以至于組件安裝或/和運(yùn)行會(huì)受到影響；c)喪失機(jī)械完整性，以至于組件安裝或/和運(yùn)行會(huì)受到影響；d)第6塊組件（用于圖1右列所示的確定電氣衰減流程）未能滿足IEC61215-2MQT03和MQT15的要求，以及按照IEC61215-1：2016，7.2.2條款中所示公式計(jì)算，最大功率衰減超過(guò)5%。9結(jié)果驗(yàn)證根據(jù)第10條款規(guī)定的計(jì)算規(guī)則確定負(fù)載極限值x，并轉(zhuǎn)換為5%分位數(shù)值x5%。隨后將該分位數(shù)除以安全系數(shù)1.5。關(guān)于分位數(shù)的含義，例如當(dāng)分位數(shù)設(shè)為5%，表示僅5%的部件不能達(dá)到最低強(qiáng)度。對(duì)第6塊組件實(shí)施的非均勻雪載荷試驗(yàn)，應(yīng)以最終載荷值（5%分位數(shù)值除以安全系數(shù)）施加至少24h。此外，在非均勻雪載荷試驗(yàn)前、后，需進(jìn)行IEC61215-2的診斷測(cè)量（絕緣測(cè)試、濕漏電流測(cè)試、最大功率確定），輸出功率的衰減不應(yīng)超過(guò)5%。如果功率損失超過(guò)5%，或組件在絕緣測(cè)試或濕漏電流測(cè)試中判定為不合格，可以對(duì)另一塊經(jīng)過(guò)濕凍試驗(yàn)預(yù)處理的組件樣品進(jìn)行重新試驗(yàn)，但后續(xù)應(yīng)采用更高的安全系數(shù)計(jì)算獲得新的最終載荷值，安全系數(shù)應(yīng)以0.25為單位階次增加，直至最終載荷值驗(yàn)證試驗(yàn)不再失敗。10試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理10.1概述應(yīng)執(zhí)行以下計(jì)算步驟對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。9GB/TX—202X/IEC62938:202010.25%分位數(shù)與t分布應(yīng)使用公式（8）確定負(fù)載極限值，該值包含統(tǒng)計(jì)學(xué)容差，以允許5%的試樣失效：式中：tn?1,a——a=0.95時(shí)t分布的系數(shù)；n——樣品數(shù)量（5）；S——標(biāo)準(zhǔn)差。10.3安全系數(shù)為測(cè)量實(shí)際的承載能力，5%分位數(shù)值將除以一個(gè)安全系數(shù)。在本文件中，因光伏組件部件易受振動(dòng)和動(dòng)態(tài)載荷影響，故使用1.5的安全系數(shù)，除非根據(jù)第9條款使用更高的安全系數(shù)。10.4計(jì)算示例承載壓強(qiáng)測(cè)定序列確定了以下數(shù)值（所給數(shù)值來(lái)自一個(gè)虛擬項(xiàng)目的假設(shè)平均值=3665Pa標(biāo)準(zhǔn)差=S=530Patn?1,a=2.135%分位數(shù)值=3160Pa除以安全系數(shù)1.5，得到最終載荷值為2107Pa。按此值實(shí)施第9條款規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證方法。10.5t分布分位數(shù)需讀取的自由度值等于所要求0.95置信區(qū)間的樣品數(shù)量減1（即n-1見(jiàn)表2）。表2t分布分位數(shù)系數(shù)tn?1,a當(dāng)a=0.95時(shí)系數(shù)tn?1,aGB/TX—202X/IEC62938:2020系數(shù)tn?1,a當(dāng)a=0.95時(shí)系數(shù)tn?1,a與載荷試驗(yàn)序列使用樣品數(shù)量對(duì)應(yīng)的（tn?1,a）系數(shù)值，應(yīng)從表2內(nèi)選取并代入公式（8）計(jì)算。11試驗(yàn)報(bào)告在確定不均勻載荷極限值后，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)編寫(xiě)一份試驗(yàn)報(bào)告，其中包括測(cè)量的性能特性以及所有失效和重新測(cè)試的細(xì)節(jié)信息。該報(bào)告應(yīng)包含該組件的詳細(xì)規(guī)格參數(shù)。每份試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包括以下信息：a)標(biāo)題b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址、測(cè)試地點(diǎn)；c)水?。宽?yè)）；d)客戶的名稱和地址信息（如適用）；e)被測(cè)樣品描述和識(shí)別鑒定；f)試驗(yàn)項(xiàng)目的特征描述和狀況；g)接收樣品日期和試驗(yàn)日期（如適用）；h)相關(guān)取樣流程參考；i)照片記錄；j)組件相關(guān)部件或尺寸信息資料：·邊框（類型名稱，材料，尺寸，制造商·背板（類型名稱，材料，制造商）；·玻璃（類型名稱，材料，尺寸，制造商）；·玻璃和邊框之間的粘合劑（類型名稱，材料，尺寸，制造商·組件安裝用夾具或螺絲（類型/尺寸）；·安裝系統(tǒng)或方法（類型名稱，材料，尺寸，制造商k)