坡面屋頂光伏組件高溫可靠性測(cè)試方法-編制說明（征求意見稿）

一、工作簡況（一）任務(wù)來源和起草單位本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)我國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）關(guān)于下達(dá)《坡面屋頂光伏組件高溫可靠性測(cè)試方法》的立項(xiàng)公告進(jìn)行編制，計(jì)劃編號(hào)為CSTMLX032200502-2020，本標(biāo)準(zhǔn)由浙江晶科能源有限公司起草。（二）工作簡況1、2019年8月—2019年12月，行業(yè)調(diào)研，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及技術(shù)內(nèi)部討論等。向CSTM標(biāo)委會(huì)提交項(xiàng)目申請(qǐng)；2、2019年12月—2020年9月，分析行業(yè)調(diào)研報(bào)道及相關(guān)論文資料，組織國內(nèi)外技術(shù)討論，形成標(biāo)準(zhǔn)草案稿初稿；3、2020年10月19日，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃正式下達(dá)，并在行業(yè)內(nèi)組件標(biāo)準(zhǔn)研究隊(duì)伍；4、2020年10月—2021年12月，在我國不同區(qū)域屋頂安裝組件，并收集組件運(yùn)行的全年溫度數(shù)據(jù)，依據(jù)分析數(shù)據(jù)，并完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，組內(nèi)討論形成征求意見稿。5、2021年5月，在CSTM春季會(huì)議上，專家認(rèn)為屋頂基于排水的需求，基本上都會(huì)有一定的坡度，因此，建議把標(biāo)準(zhǔn)題目中的“坡面”去掉，把原標(biāo)準(zhǔn)題目“坡面屋頂光伏組件高溫可靠性測(cè)試方法”修改為“坡面屋頂光伏組件高溫可靠性測(cè)試方法”，標(biāo)準(zhǔn)編制組認(rèn)為專家意見合理，在后期的匯報(bào)中，統(tǒng)一采用修改后的標(biāo)準(zhǔn)名稱。6、2022年3月，計(jì)劃提交秘書處，征集專家意見。（三）標(biāo)準(zhǔn)制定的意義隨著傳統(tǒng)礦石能源的日益減少，及國內(nèi)外對(duì)全球氣候變化的關(guān)注。以光伏發(fā)電為主的新能源在能源格局中發(fā)揮著它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。目前除了傳統(tǒng)的地面大型電站外，光伏+建筑也成為未來光伏與建筑結(jié)合的新模式。安裝在屋頂?shù)墓夥M件的運(yùn)行溫度，主要受安裝角度、高度、環(huán)境溫度、風(fēng)速等多種因素共同影響。同時(shí)，組件的效率、電池類型、串接方式等也定義了組件熱量的來源。NREL實(shí)驗(yàn)室基于對(duì)比模擬計(jì)算工作溫度與實(shí)際觀測(cè)的溫度之間的關(guān)系，結(jié)合組件的安裝方式，模擬得出組件運(yùn)行溫度的預(yù)估值，如圖1所示：圖1：組件運(yùn)行溫度的預(yù)測(cè)情況從上圖中可以看出，我國大部分的建筑用光伏組件的運(yùn)行溫度超過70℃。NREL是根據(jù)沙特阿拉伯某城市的屋頂組件的運(yùn)行溫度再結(jié)合模擬計(jì)算得出的。我國的實(shí)際情況是怎樣的，是否有圖中顯示的那么嚴(yán)重？是否應(yīng)該按IECTS63126中的分類進(jìn)行加嚴(yán)？還有待于進(jìn)一步的研究。為了不過度浪費(fèi)資源，又能保證在我國建筑用光伏組件運(yùn)行的安全性能，實(shí)測(cè)不同區(qū)域，不同建筑用組件運(yùn)行溫度是必不可少的。二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容（一）標(biāo)準(zhǔn)編制原則嚴(yán)格按照《中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》中強(qiáng)調(diào)的編制原則開展本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。標(biāo)準(zhǔn)編制參照《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)與編寫》（GB/T1.1-2020）、《標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則第4部分：試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T20001.4-2015））及《我國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂管理細(xì)則2020》的規(guī)定進(jìn)行編寫和編制，編制內(nèi)容上將突出科學(xué)、先進(jìn)和產(chǎn)品特點(diǎn)。試驗(yàn)方法將優(yōu)先采用目前比較成熟、通用的試驗(yàn)方法，便于生產(chǎn)施工企業(yè)和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)開展質(zhì)量控制。（二）標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容1.范圍本文件規(guī)定了晶體硅光伏組件運(yùn)行溫度高于T98th規(guī)定的70℃時(shí)的額外測(cè)試要求，包括術(shù)語與定義、要求、測(cè)試、測(cè)試報(bào)告及附錄。本文件定義了兩個(gè)溫度范圍，即溫度等級(jí)1和溫度等級(jí)2。溫度等級(jí)1的T98th大于70℃小于等于75℃，溫度等級(jí)2的T98th大于75℃。2.參考文獻(xiàn)下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(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。IEC61215-2地面光伏組件-設(shè)計(jì)鑒定和定型-第2部分：測(cè)試程序（Terrestrialphotovoltaic(PV)modules–Designqualificationandtypeapproval–Part2:Testprocedures）IEC61730-1光伏（PV）組件安全性鑒定—第1部分：構(gòu)造要求（Photovoltaic(PV)modulesafetyqualification-Part1:Requirementsforconstruction）IEC61730-2光伏（PV）組件安全鑒定—第2部分：試驗(yàn)程序（Photovoltaic(PV)modulesafetyqualification-Part1:Requirementsfortesting）3.術(shù)語和定義本標(biāo)準(zhǔn)主要定義了組件運(yùn)行溫度、溫度等級(jí)1和溫度等級(jí)2共三個(gè)名詞。4.要求本標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)于組件運(yùn)行溫度超過70℃，對(duì)IEC61215和IEC61730中部分測(cè)試進(jìn)行溫度加嚴(yán)，主要如表1所示：表1溫度加嚴(yán)測(cè)試要求參考標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試編號(hào)測(cè)試項(xiàng)目初始要求T98%≤70℃溫度等級(jí)170℃＜T98%≤75℃溫度等級(jí)2T98%＞75℃IEC61215MQT11熱循環(huán)測(cè)試85±2℃90±2℃95±2℃MQT18旁路二極管測(cè)試75±2℃80±2℃85±2℃結(jié)溫測(cè)試電流Isc1.15*Isc1.15*Isc耐久注入電流1.25*Isc1.4*Isc1.4*IscMQT21PID85±2℃90±2℃95±2℃IEC61730RTI/RTE/TI最低RTI90℃最低RTI95℃最低RTI100℃MST37材料蠕變測(cè)試105℃105℃110℃MST56干熱條件105℃105℃110℃5.測(cè)試過程本標(biāo)準(zhǔn)具體測(cè)試過程請(qǐng)參考標(biāo)準(zhǔn)草案。三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析為了確保本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容符合實(shí)際，根據(jù)我國的氣候環(huán)境及區(qū)域劃分，在行業(yè)內(nèi)征集到6家參與企業(yè)，共同進(jìn)行屋頂用光伏組件實(shí)際運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)及分析。（一）安裝示意圖及熱電偶監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布屋頂安裝光伏組件，一般會(huì)用結(jié)構(gòu)膠、螺絲或夾具安裝以貼合在建筑屋頂?shù)谋砻?，如圖2所示。圖2：光伏組件屋頂安裝方式示意圖安裝在屋頂?shù)墓夥M件，在實(shí)際運(yùn)行發(fā)電過程中，邊框附近、接線盒附近都有可能形成高溫，為了更準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)組件運(yùn)行溫度，熱電偶的分布如圖3所示。圖3：光伏組件運(yùn)行溫度熱電偶分布圖（二）參編單位實(shí)測(cè)圖信息根據(jù)我國的氣候環(huán)境及地域劃分，在行業(yè)內(nèi)征集到6家企業(yè)參與本標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證，如圖4所示，組件的安裝距離如表2所示。圖4:6家光伏組件屋頂實(shí)際安裝圖表2：組件與屋頂安裝距離單位名稱地點(diǎn)底邊到屋頂高度頂邊到屋頂高度A江蘇昆山4cm4cmB江蘇泰州15cm15cmC江西上饒15cm15cmD江蘇無錫0cm12cmE廣東深圳10cm12cmF河北保定7cm28cm（三）各測(cè)試地溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)測(cè)試要求熱電偶傳感器的精度為0.1℃，采樣間隔時(shí)間設(shè)定為5min；組件測(cè)試時(shí)間段：每天10:00-14:30；地域測(cè)試選擇至少兩塊同類型組件進(jìn)行測(cè)試，組件1進(jìn)行無遮擋測(cè)試，需進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)和定期檢查，組件2模擬熱斑下組件工作（熱斑遮擋按IEC61215-2執(zhí)行）；有條件可多出一組組件進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。各測(cè)試地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)2.1組件運(yùn)行溫度T98th≤70℃如圖5所示。圖5：F單位在保定屋頂安裝組件運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)圖2.2組件運(yùn)行溫度70℃＜T98th≤75℃，如圖6到圖9所示。圖6：A單位在昆山屋頂安裝組件運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)圖圖7：B單位在泰州屋頂安裝組件運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)圖圖8：C單位在上饒屋頂安裝組件運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)圖圖9：D單位在無錫屋頂安裝組件運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)圖2.3組件運(yùn)行溫度T98th＞75℃，如圖10所示。圖9：E單位在深圳屋頂安裝組件運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)圖3.我國各區(qū)域組件運(yùn)行預(yù)測(cè)溫度劃分示意圖根據(jù)6個(gè)監(jiān)測(cè)地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推測(cè)我國各省份屋頂安裝組件運(yùn)行時(shí)溫度情況，將我國分為三個(gè)等級(jí)，即：T98th≤70℃、70℃＜T98th≤75℃、T98th＞75℃，預(yù)測(cè)溫度區(qū)域劃分示意圖如圖10所示：圖10：我國屋頂安裝組件預(yù)測(cè)溫度劃分示意圖根據(jù)上圖的預(yù)測(cè)溫度劃分圖，及前期的屋頂安裝組件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，推測(cè)我國各省會(huì)城市屋頂安裝組件運(yùn)行溫度的情況，具體如圖11-圖13所示。T98th≤70℃圖11：我國省會(huì)城市T98th≤70℃屋頂安裝組件運(yùn)行溫度預(yù)測(cè)圖70℃＜T98th≤75℃圖12：我國省會(huì)城市70℃＜T98th≤75℃屋頂安裝組件運(yùn)行溫度預(yù)測(cè)圖T98th＞75℃圖13：我國省會(huì)城市T98th＞75℃屋頂安裝組件運(yùn)行溫度預(yù)測(cè)圖根據(jù)上面的預(yù)測(cè)信息,計(jì)算我國各省市T98th溫度占比情況,如表3所示。表3：我國各省市T98th溫度占比情況70℃＜T98th≤75℃占比小于2%黑龍江0.00%吉林0.00%遼寧0.00%內(nèi)蒙古0.00%河北0.45%山東0.58%山西0.00%貴州0.22%陜西0.37%寧夏0.09%四川1.03%甘肅0.00%青海0.00%新疆0.00%西藏0.00%云南0.00%70℃＜T98th≤75℃占比超過2%江蘇2.19%安徽2.15%河南2.08%湖北2.25%湖南2.32%江西2.87%浙江2.68%T98th＞75℃占比超過2%廣西2.45%廣東2.43%海南2.58%福建2.19%四、標(biāo)準(zhǔn)中如果涉及專利，應(yīng)有明確的知識(shí)產(chǎn)權(quán)說明本標(biāo)準(zhǔn)沒有涉及國內(nèi)外專利。五、采用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的情況，與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，國內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比分析或測(cè)試的國外樣品、樣機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，與下列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，與《IECTS63126更高溫度下運(yùn)行的光伏組件、零部件及材料認(rèn)可指導(dǎo)》對(duì)比，IECTS63126是根據(jù)沙特阿拉伯某城市的屋頂組件的運(yùn)行溫度再結(jié)合模擬計(jì)算得出的。并沒有針對(duì)我國的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研，根據(jù)我們的實(shí)際監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，安裝在屋頂?shù)慕M件，并沒有向IECTS63126預(yù)測(cè)的那么高，為了不必要的過嚴(yán)測(cè)試，我們根據(jù)實(shí)際的監(jiān)測(cè)情況，制定本標(biāo)準(zhǔn)，使標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容更適合我國的屋頂安裝組件。六、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中，充分考慮到與現(xiàn)行光伏相關(guān)法規(guī)、規(guī)章和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)配套。在標(biāo)準(zhǔn)適用范圍、技術(shù)指標(biāo)、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)規(guī)則等方面保持了標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立性、系統(tǒng)性和特色。七、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)在制定過程中沒有重大分歧意見。八、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明本標(biāo)準(zhǔn)建議為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。九、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過度辦法、實(shí)施日期等）在中關(guān)村材料試驗(yàn)技術(shù)聯(lián)盟和我國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（CSTM）領(lǐng)導(dǎo)下，在我國材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)太陽能光伏系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)委員會(huì)（CSTM/FC03/TC22）指導(dǎo)下，由標(biāo)準(zhǔn)牽頭單位組織標(biāo)準(zhǔn)宣貫和技術(shù)培訓(xùn)，邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)主流的光伏組件