家用太阳能光伏电源系统标准.docx
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家用太阳能光伏电源系统标准
国家发改委/全球环境基金/世界银行
中国可再生能源发展项目
家用太阳能光伏电源系统
执行标准
（试行）
中国可再生能源发展项目办公室
2005年12月30日
目次
------见下页------
中国可再生能源发展项目
家用太阳能光伏电源系统执行标准
1背景与范围
2
国家发改委/全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目管理办公室于1999年制定了《全球环境基金/世界银行中国可再生能源发展项目家用太阳能光伏电源系统和风-光互补发电系统技术条件》。
全国能源基础与管理标准化技术委员会在此基础上制定了国家标准GB/T19064-2003。
本执行标准是根据几年来的项目推广和实践经验，又征询了用户，供货商，系统集成商，测试实验室及国内国际有关专家的意见，对GB/T19064-2003的某些条文进行了适当的更正，修改和补充而制定的。
为了便于使用和对照，本执行标准采用了按部件分类的方法。
在每一个部件下，依此列出了技术特性，测试方法和技术要求。
中国可再生能源发展项目从2006年7月1日起将以本标准作为项目的执行标准，作为项目零部件采购和系统补贴的主要依据。
本执行标准适用于500W以下的家用太阳能光伏电源系统。
规范性引用文件
3
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准;然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T2423.1-2001电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验A:
低温（idtIEC60068-2-1:
1990）
GB/T2423.2-2001电工电子产品环境试验第2部分:
试验方法试验B:
高温（idtIEC60068-2-2:
1974）
GB/T2423.10-1995电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Fe和导则:
振动（正弦）（idtIEC60068-2-6:
1982）（最新英文版Ed6.0:
1995-03）
GB/T2829-2002周期检查计数抽样程序及抽样表（适用于生产过程稳定性的检查）
GB5008.1-1991起动用铅酸蓄电池技术条件
GB/T7000.1-1996灯具的一般要求与试验（idtIEC60598-1:
1992）（最新英文版Ed6.0:
2003-10）
GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型（eqvIEC61215:
1993）（最新英文版Ed2.0:
2005-04）
GB/T10682-2002双端荧光灯性能要求（neqIEC60081:
1997）（最新英文版Ed5.1:
2002-05）
GB/T13337.1-1991固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件
GB/T15142-2002镉镍碱性蓄电池总规范
GB/T17262-2002单端荧光灯性能要求（neqIEC60901:
2000）（最新英文版Ed2.2:
2001-11）
GB/T17263-2002普通照明用自镇流荧光灯性能要求（neqIEC60969:
2002）
GB/T19064-2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法
JB/T9740.4-1999低速风力机安装规范
YD/T799-2002通信用阀控式密封铅酸蓄电池
IEC60061灯头、灯座及检验其互换性和安全性的量规
IEC60068-2-78:
2001环境试验第2部分:
试验方法试验Cb：
设备用恒定湿热
定义
4
本标准采用下列定义。
家用太阳能光伏电源系统
家用太阳能光伏电源系统（包括风-光互补电源系统），是指离网型的光伏电源系统，由太阳能电池方阵、蓄电池组、控制器、直流/交流逆变器、电路保护及用电器组成。
风-光互补电源系统还包括风力发电机组和风力发电机用控制器及其它部件。
太阳能电池组件
具有封装及内部联结的、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳能电池组合装置。
蓄电池循环寿命
在使用寿命期间内蓄电池经历的全充电和全放电的循环次数。
充放电控制器
具有自动防止太阳能光伏电源系统的贮能蓄电池组过充电和过放电的设备。
直流/交流逆变器
将直流电转换为交流电的装置。
直流照明器
采用直流电源、额定电压不超过12V的内装式电子镇流器并可与GB/T10682（neqIEC60081）标准，GB/T17262（neqIEC60901）标准，和部分尚无标准化的小型荧光灯配套使用的照明器，其用途为普通照明，目前包含有直流自镇流荧光灯和直流半灯具两种直流照明器。
直流自镇流照明器
包含灯头和与之结合的光源以及为光源启动和稳定工作必需的附加器件，它是不可拆卸的。
直流半灯具
类似于自镇流荧光灯，但设计为元件和光源启动装置可方便地替换。
注1:
光源元件和启动装置可方便地替换的；
注2:
镇流器部件是不可替换的，每次更换光源不必更换镇流器；
注3:
灯座用作电源连接。
系统分类与配置
5
系统分类
根据供电种类和方式的区别，家用太阳能光伏电源系统分为光伏电源系统和风-光互补型电源系统两种，前者又可分为直流型和交流型两种系统。
系统的配置
各种系统的基本构成及主要零部件如图1、图2和图3所示。
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图1直流型家用太阳能光伏电源系统
图2交流型家用太阳能光伏电源系统
图3风—光互补型电源系统
太阳能电池方阵与组件
6
方阵的一般要求
太阳能电池方阵由一个或多个太阳能电池组件构成。
如果组件不止一个，各组件的电流和电压应基本一致,以减少串、并联组合损失。
太阳能电池方阵的总功率应依据当地的太阳能辐射参数和负载特性确定；太阳能电池组件串并联的组件数量应依据所设计的系统的电压电流要求确定。
太阳能电池方阵支架用于支撑太阳能电池组件。
太阳能电池方阵及所有的紧固件的结构设计要保证组件与支架的连接牢固可靠，并能够更换太阳能电池组件。
太阳能电池方阵及支架必须能够抵抗120km/h的风力而不被损坏。
太阳能电池方阵可以安装在屋顶上，但方阵支架必须与建筑物的主体结构相连接，而不能连接在屋顶材料上。
对于地面安装的太阳能电池方阵，太阳能电池组件与地面之间的最小间距推荐在0.3m以上，以降低风阻并减少泥污溅上组件及增加散热。
立柱的底部必须牢固地连接在基础上，以便能够承受太阳能电池方阵的重量并能承受设计风速。
支架可以是倾角可调节的，也可以是安装在一个固定的角度。
固定角度的选择以使太阳能电池方阵在设计月份（例如平均日辐射量最差的月份）中获得最大的发电量。
对于便携式小功率电源，太阳能电池组件应带有支架使之安放可靠。
外观检查
组件的外观检查及要求按GB/T9535-1998中10.1执行。
标志
组件上的标志要能抵抗十年以上的自然环境的侵害，其与电池板的结合应该是永久性的。
标志上的字迹不能被轻易抹掉。
标志应包含下列内容：
∙公司名称，地址和标志；
∙
∙组件型号和序列号；
∙
∙生产日期（可从序列号间接查取）；
∙
∙单体电池类型（单晶、多晶或其他）；
∙
∙在AM1.5，1000W/m2的辐照度，25ºC的电池温度下的电性能：
∙
峰值功率（Pmax）xxxW
峰值电压（Vmp）xx.xV
峰值电流（Imp）x.xA
短路电流（Isc）x.xA
开路电压（Voc）xx.xV
最大系统电压xxxV
∙检测合格标示（年份，检测中心，应用标准）。
∙
接线端子必须清楚地标明正负极性。
严重外观缺陷
在整个设计鉴定和定型测试过程中，如果组件出现任何下列的严重外观缺陷，该组件就应该判为不合格（GB/T9535-1998中7）：
a）破碎、开裂、弯曲、不规整或损伤的外表面；
b）
c）外表面的弯曲和错位，包括上表面，背表面，边框和接线盒，导致组件不能正常安装和/或工作；
d）
e）某个电池的裂纹造成超过10%以上的该电池面积失效；
f）
g）在组件的边缘和任何一部分电路之间形成连续的气泡或脱层通道；
h）
i）丧失机械完整性，导致组件不能正常安装或工作。
j）
标准测试条件下的性能
用自然光或符合GB/T6495.1-1996标准的A级太阳能模拟器测得标准实验条件下（电池温度25ºC，幅照度1000W/m2，标准太阳光谱符合GB/T6495.3-1996的规定）测量组件的电流-电压特性，确定组件随负荷变化的电性能。
在标准测试条件下的最大输出功率（Pmax）应在标签标称最大功率的-5%+10%之间。
绝缘试验
组件的绝缘性能测试按GB/T9535-1998中10.3执行。
要求在施加两倍系统最大电压加1000V时（系统最大电压小于50V时，施加电压为500V），无绝缘击穿和表面破裂。
在施加500V电压时所测绝缘电阻应不小于40MΩ。
温度系数的测量
组件温度系数的测量按GB/T9535-1998中10.4执行。
额定工作温度的测量
额定工作温度NOCT（NormalOperationCellTemperature）定义为在下列标准参考环境，敞开式支架安装情况下太阳电池的温度：
k）倾角：
与水平面成45º；
l）
m）总幅照度：
800W/m2；
n）
o）环境温度：
20ºC；
p）
q）风速：
1m/s；
r）
s）电负荷：
无（开路）。
t）
额定工作温度的测量按GB/T9535-1998中10.5执行。
额定工作温度下的性能
额定工作温度下的电性能测试GB/T9535-1998中10.6执行。
低幅照度下的性能
按照GB/T9535-1998中10.7的规定，在25ºC和辐照度为200W/m2（用适用的标准电池测定）的自然光或符合有关标准要求的A类模拟器下，测量组件的电性能。
室外暴露试验
按照GB/T9535-1998中10.8的规定，室外暴露试验累计总辐射量大于60kWh/m2。
试验后组件的性能应满足下列要求：
u）经检查没有发现GB/T9535-1998中7规定的严重外观缺陷。
v）
w）标准测试条件下的最大输出功率衰减不超过试验前的5%。
x）
y）绝缘电阻应符合GB/T9535-1998中10.3的规范。
zz）
热斑耐久试验
按照GB/T9535-1998中10.9的规定，组件应在最坏的热斑条件下以1000W/m2辐照度试验5个小时。
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
注：
组件中的旁路二极管是用来降低热斑损害的。
如果组件中没有装旁路二极管，并且安装说明书中没有有关规定，本试验应在多个组件串联达到最大系统电压时的最坏热斑条件下进行（需要串联的组件太多时可用直流电源代替其它组件）。
如果组件中没有装旁路二极管，但安装说明书中规定了最大串联组件的数目，或要求现场安装时加装旁路二极管，则本试验应在符合安装说明书规定时的最坏热斑条件下进行。
紫外试验（可选项）
按照GB/T9535-1998中10.10和IEC61345:
1998的规定，组件应在60C5C的条件下承受波长在280nm-385nm之间紫外光总辐射量15kWh/m2，其中至少有5kWh/m2是在280nm-320nm之间。
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
温度循环试验
按照GB/T9535-1998中10.11的规定，组件应承受下列条件的温度循环试验：
-40C-+85（C（不要求湿度控制），循环200次。
一个循环的时间不超过6h。
湿-冷试验
按照GB/T9535-1998中10.12的规定，组件应承受下列条件的湿冷试验：
先做50次5.14的温度循环，再做10次以下循环：
持续20h的85ºC和相对湿度85%；然后降温到-40ºC；再回到85ºC和相对湿度85%。
一个循环的时间约24h。
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
湿-热试验
按照GB/T9535-1998中10.13的规定，组件应承受下列条件的湿热试验：
+85ºC和相对湿度85%，持续1000h。
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
接线端强度试验
按照GB/T9535-1998中10.14的规定，组件应承受下列条件的引线端强度试验：
每根引线都要做不超过组件自身重量的拉力试验和弯曲试验。
其它形式的接线端试验按10.14执行。
试验后无机械损伤迹象，在标准测试条件下的最大输出功率衰减不超过试验前的5%。
机械载荷试验
按照GB/T9535-1998中10.16的规定，组件应承受下列条件的机械载荷试验：
组件前表面和背表面各均匀加载2400Pa，保持1h，循环3次。
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
冰雹试验
按照GB/T9535-1998中10.17的规定，组件应承受冰雹撞击试验.
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
湿漏电流试验（可选项）
把组件淹没在液体中，在短接的正负极和液体之间施加500V直流电，2分钟后测漏电流。
从所测电流电压算出的电阻与组件面积的乘积应不小于40MΩ•m2。
旁路二极管温度试验（可选项）
组件整体加热到75（C℃，通入Isc的反向电流持续1h后，所测旁路二极管的温度应低于其最高工作温度。
随后再将通入的反向电流增加到1.25倍Isc，持续1h，旁路二极管应不失效。
试验后组件应满足5.11a）c）的要求。
检验和鉴定
用于家用太阳能光伏电源系统的太阳能电池组件应通过GB/T9535-1998或IEC61215:
1993的设计鉴定和定型检验。
检测和出具合格证书的机构应通过ISO/IEC17025的资质认证。
图4所示的是GB/T9535-1998鉴定试验程序。
IEC61215:
2005新增加的或有改动的项目以粗边框表示，原有的扭曲试验已经删除。
按图4所示，从同一批或几批产品中随机抽取8个检测样品，把抽取的组件样品分成5个流程组，然后进行全部项目的测试。
一次抽样的八个样品必须全部合格。
如果有两个或两个以上不合格，则测试失败。
如果一次抽样有一个不合格，允许进行二次抽样。
二次抽样是再抽取两个样品，重复不合格流程组的全部项目的测试。
二次抽样的两个样品必须全部合格。
以上的试验程序属于鉴定试验检验（或称例行检验）程序，当发生GB/T14007-1992中6.3.1规定的时机或要求时，应按此项试验程序进行试验检测。
交收检验可按照GB/T14007-1992中6.2规定进行。
------见下页------
图4光伏组件鉴定实验程序
蓄电池与蓄电池箱体
7
一般要求
蓄电池
蓄电池组可以由一只或多只蓄电池串/并联组成，但蓄电池并联组数不要超过4。
适合家用太阳能光伏电源系统使用的蓄电池类型包括深循环型铅酸蓄电池、密封型铅酸蓄电池、普通开口铅酸蓄电池和碱性镉镍蓄电池等。
深循环型铅酸蓄电池是首选产品。
蓄电池的最小容量应根据当地的连续阴雨天情况设计。
深循环铅酸蓄电池的设计放电深度（DOD）为80%，浅循环铅酸蓄电池的设计放电深度（DOD）为50%。
蓄电池间的相互连接应使用铜镀铅连条或铜带。
蓄电池必须提供便于螺栓连接的极柱。
蓄电池电极端应涂上防锈油或防锈膏以减少电极端的腐蚀。
蓄电池的正负极性要清楚地标明，该标识的寿命应不小于蓄电池的使用寿命。
蓄电池可以是带液充满电的，也可以是干荷电的。
如果是干荷电的，灌液时所有化学药剂、电解质以及初充电必须满足蓄电池的技术参数要求。
密封铅酸蓄电池在海拔2500m以上条件下使用时必须得到蓄电池生产厂商的认可。
蓄电池箱体
根据蓄电池的类型和放置地点确定是否需要蓄电池箱体。
蓄电池箱体应具备一定的通风条件且结构合理，以避免用户触摸到电极或电解液。
箱体必须用耐久材料制造，对可能接触到酸液的箱体部分应由防酸的材料制成。
箱体必须牢固，以能够支撑蓄电池的重量。
最大自放电率
在25ºC下，各种蓄电池允许的最大自放电率为每28天小于10h率放电容量的3%。
循环寿命
在25ºC下，蓄电池的循环寿命必须超过600次（浅循环蓄电池的平均放电深度50％,深循环蓄电池的平均放电深度80%）。
蓄电池测试标准
用于家用太阳能光伏电源系统的蓄电池应通过下列相应的标准：
aa）起动用铅酸蓄电池：
GB5008.1-1991；
bb）
cc）固定型铅酸蓄电池：
GB/T13337.1-1991；
dd）
ee）镉镍碱性蓄电池：
GB/T15142-2002；
ff）
gg）密封型铅酸蓄电池：
YD/T799-2002。
hh）
检测和出具该合格证书的机构应通过ISO/IEC17025的资质认证。
充放电控制器
8
一般要求
充放电控制器可以是单独使用的设备，也可以和逆变器制作成一体化机。
充放电控制器各调节点的设置应根据蓄电池的特性及地区环境情况在出厂前预调好。
不同荷电状态的蓄电池可以有不同的充电模式。
对于太阳能电池方阵功率大于10W和使用风力发电机组的系统，控制器必须具有蓄电池充满断开（HVD）及欠压断开（LVD）装置以及电路保护功能。
外观检查
目测检查设备的外观，充放电控制器应满足：
ii）主要零、部件无损坏或受潮现象；
jj）
kk）元器件无松动或丢失；
ll）
mm）机壳表面镀层牢固，漆面匀称，无剥落、锈蚀及裂痕等现象；
nn）
oo）机壳面板平整，所有标牌、标记、文字符合要求，功能显示清晰、正确；
pp）
qq）各种开关便于操作,灵活可靠；
rr）
ss）标签内容符合技术要求中的规定；
tt）
uu）太阳能电池方阵或组件、蓄电池和负载的连接点和极性有明显标志。
vv）
环境条件与试验
正常使用条件
环境温度：
–5ºC+55ºC；
相对湿度：
≤93%，无凝露；
海拔高度：
≤1000m；>1000m时应按GB/T3859.2-1993规定降容使用。
贮存运输条件
温度：
–20ºC+70ºC；
振动：
在频率为10Hz55Hz、振幅为0.7mm、三轴向各振动2h后,通电检查设备应能正常工作。
低温贮存试验
试验方法按GB/T2423.1-2001中“试验A”进行。
产品无包装、不通电、不含蓄电池。
试验温度为-25ºC±2ºC，试验持续时间为16h，在标准大气条件下恢复2h后,控制器应能正常工作。
低温工作试验
试验方法按GB/T2423.1-2001中“试验A”进行。
产品无包装。
在试验温度为-5ºC±2ºC条件下，通电加额定负载保持2h，在标准大气条件下恢复2h后，控制器应能正常工作。
高温贮存试验
试验方法按GB/T2423.2-2001中“试验B”进行。
产品无包装、不通电、不含蓄电池。
试验温度为+70ºC±2ºC，试验持续时间为2h，在标准大气条件下恢复2h后，控制器应能正常工作。
高温工作试验
试验方法按GB/T2423.2-2001中“试验B”进行。
产品无包装。
试验温度为+55ºC±2ºC，通电加额定负载保持2h，在标准大气条件下恢复2h后，控制器应能正常工作。
恒定湿热试验
试验方法按GB/T2423.9-2001中“试验Cb”进行。
产品无包装、不通电。
在试验温度为+40ºC±2ºC，相对湿度为85%±5%条件下，试验持续时间48h，试验后取出样品在正常环境下恢复2h后，控制器应能正常工作。
充满断开（HVD）和恢复功能
充满断开（HVD）的控制不宜采用将太阳能电池组件或方阵短路的方式进行，因为短路对电池组件不利（如热斑效应）。
以下给出的电压值可以作为参考，如果蓄电池供应商另有规定，则按其规定执行。
充满断开电压值的设定还应考虑充电速率的影响。
接通/断开式控制器
接通/断开式控制器充满断开（HVD）和恢复功能的测试电路如图5。
将直流电源接到蓄电池的输入端子上，模拟蓄电池的电压。
调节直流电源的电压使其达到充满断开HVD点，控制器应当断开充电回路；降低电压到恢复充电点，控制器应能重新接通充电回路（手动或自动）。
对于接通/断开式控制器，设定标称值为12V的蓄电池，其充满断开和恢复连接的电压参考值如下：
ww）起动型铅酸蓄电池:
充满断开HVD:
15.0V15.2V，恢复:
13.6-13.9V。
xx）
yy）固定型铅酸蓄电池:
充满断开HVD:
14.8V15.0V，恢复:
13.4-13.7V。
zzz）
aaa）密封型铅酸蓄电池:
充满断开HVD:
14.1V14.5V，恢复:
13.1-13.4V。
bbb）
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图5充满断开（HVD）和恢复功能测试
脉宽调制型控制器
脉宽调制型控制器充满断开（HVD）和恢复功能的测试电路如图6。
用直流稳压电源代替太阳能电池方阵通过控制器给蓄电池充电。
当蓄电池电压接近充满点时，充电电流逐渐变小；当蓄电池电压达到充满值时，充电电流应接近于0。
当蓄电池电压由充满点向下降时，充电电流应当逐渐增大。
图6脉宽调制型控制器的测试
脉宽调制型控制器与开关型控制器的主要差别在充电回路没有特定的恢复点。
对于脉宽调制型控制器，设定标称值为12V的蓄电池，其充满电压的参考值如下：
ccc）起动型铅酸蓄电池充满断开HVD:
15.015.2V；
ddd）
eee）固定型铅酸蓄电池充满断开HVD:
14.815.0V；
fff）
ggg）密封型铅酸蓄电池充满断开HVD:
14.114.5V。
hhh）
欠压断开（LVD）和恢复功能
这里给出的欠压断开（LVD）和恢复的电压值可以作为参考，如果蓄电池供应商另有规定，则按其规定执行。
欠压断开电压值的设定还应考虑放电速率的影响。
充放电控制器可以设有不同等级的输出端，在主负载欠压断开后，关键负载（或极小负载）仍可保持一定时间的接通。
充放电控制器欠压断开（LVD）和恢复功能的测试电路如图7。
将直流电源接到蓄电池输入端，模拟蓄电池的电压。
将可变电阻接到负载端，模拟负载。
将放电回路的电流调到额定值，然后将直流电源的电
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