摘 要：新的第二版IEC 61215光伏组件型式认可标准草案编制针对目前市场上新兴光伏组件技术及行业争议热点进行补充和修订。草案新增了双面组件、柔性组件、超大尺寸组件的定义、测试方法和相关要求,以及代表样品件的定义和相关要求、动态机械载荷测试和电势差诱导衰减(PID)测试、光伏组件在高温条件下的运行要求以及其他相关定义、要求和测试内容的调整。
关键词：双面组件 柔性组件 超大组件和代表样品 PID和动态机械载荷测试IEC TS 62782 IEC TS 63126
文章发表于《信息技术与标准化》-中国光伏标准化专刊(2020.9)
作者：王梁栋，李宁达，周罡
1 引言
近年来，光伏发展日新月异，光伏技术创新升级，光伏产品加速迭代。双面组件技术、柔性组件技术等新型高效技术日趋成熟,单块组件的输出功率和组件尺寸也都在不断地提升。伴随着技术的发展和产品的落地，组件的各类新型可靠性测试需求呼声极大，诸如由电位差引起的功率衰减(PID)、光热衰减(LeTID)，由动态负荷引起的组件功率衰减和机械强度失效等。
然而，在新的技术及产品逐渐占据整个光伏市场的环境下，相关质量管控标准略显滞后。显然，IEC61215：2016已无法满足当前各类技术及产品的可靠性测试需求，新兴技术及产品的可靠性得不到充分验证，将对市场产生不利影响，不利于光伏行业的健康发展。
因此，在光伏组件技术急速发展和IEC相关标准相对滞后的矛盾下，新的第二版IEC61215 地面用光伏(PV)组件-设计规范和型式认可系列标准应运而生。目前，该标准的草案已经临近尾声，大多数的技术内容已经基本确定。
在新版IEC 61215草案中针对目前市场火热的双面光伏组件进行了标准的定义，并对双面功率的标定方法、铭牌、文件和测试的额外要求展开描述。此外，对于柔性光伏组件，超大尺寸组件，电势差诱导衰减(PID)测试，动态载荷测试等都做出了相关定义，且规定了文件和测试的标准要求。本文将对新的第二版IEC61215 草案动态做标准解析，以便业界能够及时了解新版本的重点内容，希望对相关企业方在后续的组件设计、组件检测以及组件选型等多个方面及时做出更适应行业发展的策略和决策。
2 双面组件的定义、测试方法和要求
双面光伏组件正在全球光伏工业范围内迅速发展。得益于其背面可额外发电的特性，双面光伏组件在光伏建筑一体化、公共事业规模的光伏电站等领域都有广泛的应用前景。其优势也紧随在双面技术的市场发展上体现出来。然而，过去几年关于双面组件的电性能标定和可靠性验证两个方面的问题一直在行业中颇具争议。
此次新版草案的更新，是双面组件的概念以及相关测试方法和要求第一次被引入到IEC61215系列标准之中，本文主要从方面来描述双面组件。
2.1双面组件的定义
在新版IEC 61215-1标准草案中，明确定义了双面组件,即组件的正反两面都能通过光生伏特效应把光能转化为电能，但是在这个标准的测试要求中还有一个附加定义，即该组件的最大功率双面系数需≥20%，才能把组件定义为双面组件。
2.2双面组件的术语
⑴双面系数
即双面组件正反面电参数在标准测试条件(STC)下的比值，分为三个双面系数：短路电流双面系数φIsc=ISCr/ISCf、开路电压双面系数φVoc=VOCr/VOCf和最大功率双面系数φPmax=Pmaxr/Pmaxf,其中r=组件背面参数，f=组件正面参数 。双面组件的双面系数主要考量的是双面组件背面和正面的一个发电效率比。系数越高，则背面的发电效率就越接近于正面。
⑵双面铭牌辐照度(BNPI)和双面可靠性辐照度(BSI)
●双面铭牌辐照度(BNPI)定义为：组件正面接收1000w/m²辐照度同时背面接收135w/m²辐照度下的电性能，除了辐照度其他测试条件和STC一致，等效辐照度GE=1000w/m²+φ*135w/m²。
●双面可靠性辐照度(BSI)：组件正面接收1000w/m²同时背面接收300w/m²辐照度下的电性能，除了辐照度其他测试条件和标准测试条件(STC)一致，等效辐照度GE=1000w/m²+φ*300w/m²。
图1 不同地表反射率率和双面组件综合辐照度之间的关系
图1中纵轴包括两个关键点:1300w/m²和1135w/m²。135w/m²对应于IEC 60904-3中定义的环境条件下双面组件离地高度1米时背面所接受到的平均辐照度。基于此得到的双面组件在BNPI条件下的测试结果不仅与传统STC条件下的结果具有良好的兼容性，并且使在相同的条件下对双面和单面组件的光伏性能进行直接对比成为可能。除此外，BNPI条件下的性能测试结果也可以为组件选型和系统设计提供具有价值的参考信息。由于背面发电，双面组件在户外通常比单面组件产生更高的电流。较高的电流可能导致光伏组件局部温度过高，特别是在发生电流聚集的区域。因此新版IEC61215草案中的相关测试条件相应进行了修订来反映出双面组件在户外高电流的情况。1300w/m²是综合各种不同应用场景下可能达到的背面辐照度的极端情况、实际应用中这些场景的出现概率而确定的一个较为合理的强度，从图1中也可以看出1300w/m²这个点已经能覆盖绝大部分的地表反射率，可以被认为是一个合理的针对双面组件可靠性验证测试的背面辐照度。
2.3双面组件的性能标定
双面组件的性能标定需要在STC和BNPI两个条件下同时符合Gate 1的判定。在Gate 2判定中，只针对BNPI再次进行判定，对STC则不作要求。
判定公式如图2所示，其中m1 和 t1 分别为Pmax 的实验室测试不确定度和生产商给出的功率公差上限的百分比。r则代表实验室测试的可复性。
2.4双面组件的测试方法
双面组件的相关测试方法依据IEC TS 60904-1-2。从下列测试框架中可以了解到双面组件的双面系数，单面照射和双面照射的测试方法。
2.5双面组件的双面系数测量方法
测试框架如图3所示。
测试程序总共分位四个步骤：
⑴正面STC测试，确保组件背面的辐照度小于3w/m²;
⑵反面STC测试，确保组件正面的辐照度小于3w/m²和组件零部件对电池的遮挡影响降到最低;
⑶通过两次正反面的电性能测试数据计算三个双面系数;
⑷基于三个双面系数，计算之后的等效辐照度。
2.6双面组件的单面等效辐照度测试方法
测试框架如图4所示。
测试程序分位四个步骤：
⑴组件背面辐照度不超过3w/m²;
⑵根据双面系数计算双面组件的等效辐照度;
⑶调节太阳能模拟器辐照度至等效辐照度GE;
⑷测试得出BNPI或者BSI条件下的电性能
● 铭牌标定等效辐照：GE=1000w/m²+φ*135w/m²，φ取三个双面系数中最小的;
● 双面可靠性测试等效辐照：GE=1000w/m²+φ*300w/m²，φ取三个双面系数中最小的。
2.7双面组件双面照射测试方法
测试框架如图5所示。
图5 双面组件双面照射
测试程序分位五个步骤：
⑴具备双面同时照射能力的太阳能模拟器;
⑵组件四周均为非反光材料，避免两个光源的反射;
⑶正面辐照度1000w/m²;
⑷背面同时照射辐照度135w/m²或者300w/m²;
⑸测试BNPI或BSI条件下的电性能参数
线性推算法测试BSI下的电性能参数：
由于太能能模拟器可能达不到测试BSI的要求，因此可以用低辐照度下的电性能参数来推算高辐照度下的电性能参数，公式如图6所示：
图6 公式推算法
2.8双面组件的铭牌、文件和可靠性测试
双面组件的铭牌需要额外包含双面系数和BNPI下的电性能参数，铭牌简单例子如图7所示。
针对双面组件的数据表或安装手册被要求包含：
⑴BNPI下的Voc，Pmax和Isc以及
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