CNS 15119-2007 Photovoltaic system performance monitoring - Guidelines for measurement data exchange and analysis《太阳光电系统之性能监测-量测、数据交换与分析指南》.pdf
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1、1 印月969月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 27.180 C643515119經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 969月14日 月日 (共11頁)太陽光電系統之性能監測量測、數據交換與分析指南 Photovoltaic system performance monitoring Guidelines for measurement, data exchange and analysis 1. 適用範圍 本標準適用於與能量有關之 PV 系統特性之監測程序,如陣列表面之照射度、陣列輸出、儲存之輸入與輸出及電力調節器之輸入與輸出;以及監測數據之交
2、換與分析。這些程序之目的是評估 PV 系統之整體性能,如其結構是獨立的或與市電並聯,或與非 PV 電源如引擎發電機與風力渦輪發電機混合在一起。 本標準可能不適用於小之獨立系統,因為量測設備之成本相當高。 2. 引用標準 下述為本文主要之引用標準。在出版時,所示之版本是有效之版本。所有標準均需加以修訂,且歡迎所 有與本標準有關之組織調查以使用下述標準之最新版本。 IEC與 ISO 會員維持目前有效之國際標準之登錄。 CNS 13059-2光電伏打元件第 2 部:基準太陽電池之要求修定 1 版 (1998) CNS 13059-6光電伏打元件第 6 部:基準太陽電池模組之要求修定 1 版 (199
3、8) IEC 61194: 1992 獨立型太陽光電系統之特性參數 IEC 61829: 1995 矽結晶太陽光電陣列 I-V 特性之現場量測 3. 量測之參數 表 1 與圖 1 顯示欲量測之參數。可利用數據擷取系統軟體而由所測得之數據及時算出其他之參數。注意圖 1 所有方塊均可表示多重之元件。量測之參數與陣列之性質在 IEC 61194 有定義。 由所有輔助系統所取用之電力是 PV 電廠之電力損失而不是負載。所有監測系統對於 PV 電廠之操作並不重要,視為負載之一部分。監測設備可能佔有總電力消耗之主要部分,且使用者需了解可能需要補充之電力以滿足總負載之需求。 2 CNS 15119, C 6
4、435 表 1 即時量測之參數 參數 符號 單位 氣象狀態: 陣列平面之總照射度 (1)在輻射遮蔽物內之環境溫度 風速 (2) G1TamSwWm-2 ms-1太陽光電陣列: 輸出電壓 輸出電流 輸出電力 模組溫度 追蹤器傾斜角度 (5) 追蹤器方位角 (5) VAIAPA Tm T A V A kW 度 度 能量儲存 (3):操作電壓 至儲存之電流 (4)來自儲存之電流 (4)至儲存之電力 (4)來自儲存之電力 (4) VS ITS IFS PTS PFSV A A kW kW 負載 (3):負載電壓 負載電流 負載電力 (6)VLILPLV A kW 電力網路 (3): 電力網路電壓 至電
5、力網路之電流 (4)來自電力網路之電流 (4)至電力網路之電力 (4), (6)來自電力網路之電力 (4), (6)VUITU IFU PTU PFUV A A kW kW 備用電源 (3): 輸出電壓 輸出電流 輸出電力 VBUIBU PBUV A kW (1) 總照射度亦稱為陣 列表面之照射度,其定義是直射與漫射至單位面積之傾斜表面上之照射度。 (2) 參數如風速是可隨意選擇的,但若 PV陣列是處於極端之操作條件時,則需要加以注意。 (3) 可在交流與直流之數值加下標以做區別。在多相系統情況下, VL、 IL與 PL等參數也應規定每一相之相序。 (4) 通常使用單一電流 或電力之感測器來作
6、輸入與輸出之方向上電流或電力之量測。在感測器之輸 出訊號上,正號表示輸入到能量儲存元件或電力網路,且負號表示來自儲存 元件或電力網路之輸出。來自單一感測器之輸入與輸出應在軟體分別累積。 (5) 具有追踪陣列之系統之追蹤器角度是可隨意選擇的。對於單軸追蹤器而言,T是用來描述陣列在其追蹤軸上之位置。例如,對於水平之單軸追蹤器而言,此參數是指與水平線之角度,向東是負值且向西是正值。 (6) 若要改善精確度,則可 用電力調節器之變流器 (inverter)部分之電力輸出來直接量測。 3 CNS 15119, C 6435 圖 1 即時量測之參數 4. 監測方法 4.1 照射度量測 在陣列之平面上記錄照
7、射度數據,以便用於 PV 系統之性能分析。亦記錄水平照射度數據,以便能與其他地區之標準之氣象數據做比較。 應以校正過之參考裝 置或全天空輻射計 (pyranometers)量測太陽光電陣列平面上之照射度。若使用基準太陽電池或模組,則需依照 CNS 13059-2 或 CNS 13059-6 加以校正與維護。這些感測器之位置應能代表陣列日照情況。日照感測器,包括訊號調整之精確度應比讀數之 5%還要好。 4.2 環境溫度量測 應將溫度感測器置於能代表陣列情 況之位置的太陽輻射遮蔽物上,以量測大氣之溫度。空氣溫度感測器,包括訊號調整之精確度應比 1 K 還要好。 4.3 風速量測 可能時,應以能代表
8、陣列之情況的 高度與位置來量測風速。風速感測器之精確度在風速 5 m s-1時,應比 0.5 m s-1還要好,而且在風速大於 5 m s-1時,應比讀數之 10%還要好。 4.4 模組溫度量測 應在能代表陣列之情況的地方以溫 度感測器置於一個或多個模組之背面,來量測 PV 模組之溫度。 IEC 61829 方法 A 描述模組位置之選擇。要小心以確保感測器上面太陽電池之溫度不會因感測 器之存在而有明顯改變。這些感測器,包括訊號調整之精確度應比 1K 還要好。 4.5 電壓與電流量測 電壓與電流之參數可為直流或交流 。電壓與電流感測器,包括訊號調整之精確能量儲存PV 系統 電力網路備用電源負載
9、電力調節器 PV陣4 CNS 15119, C 6435 度應比讀數之 1%還要好。 AC 電壓與電流不必在每一個情況下做監測。 4.6 功率量測 電力之參數可為直流或交流或兩者 。直流電力可以即時取樣之電壓與電流之乘積計算而得,或電力感測器直接測 得。若直流電力是計算而得,則需使用取樣之電壓與電流來 計算,而不是使用平均電壓與電流來計算 (1)。在獨立型之電力變流器上,直流輸入電力可能會有 大量之交流漣波。應使用直流瓦特計來精確地量測直流電力。應使用能適當地 描述功率因數與諧波失真之電力感測器來量測交流電力。電力感測器之準確度,包含訊號條件,應小於讀值之 2%。 使用高速反應之積分電力感應器
10、,以避免取樣錯誤 (如 kWh 量測儀量測 )。 註 (1) 由取樣電壓與取樣電流之乘積之平均值所計算而得之直流電 力與由平均電壓與平均電流之乘積所計算而得之直流電力之間之誤差依 取樣速率與電流之變化而定。在大電流變化下,誤差可能會很大。 4.7 數據擷取系統 (data acquisition system) 監測時需要自動之數據擷取系統。監測系統之總精確度可由如附錄 A 所述之校正方法來決定。監測系統需是已商業化之 硬體與軟體且具有適當之使用者手冊。且應要有技術支援之提供。 4.8 取樣間隔 (sampling interval) 與照射度之間接變化有關之參數,其取樣間隔需為 1 分鐘或更
11、短。對於具有較大時間常數之參數,取樣間隔可在 1 分鐘至 10 分鐘之間任意決定。對於任何會隨系統負載之功能而迅速改變之參 數則需增加其取樣頻率。在特定之監測期間所有參數均需連續測量。 備考: 許多參數之變化速率可能相當大。例如,在部分陰天之情況下,照射度變化率可能超過 200 W m-2 s-1。本標準並不詳細討論電力大小之變化,而是以足夠之取樣速率來辨認其在某段期間內之平均性能。通常,表 1參數需要每分鐘取樣一次。模組與環境溫度之取樣速率可以較低,但是最好是對所有參數採取一樣之取樣速率較為方便。在特定之監測期間所有參數均需連續量測。 4.9 數據處理操作 由每一個量測參數所得到之取樣數 據
12、應將其轉換成時間加權之平均值。若有需要時亦要求出最大或最小之值及特 別需要之短暫期。對於累積電力之取得,應將取樣數據總合並除以記錄間隔 r。 4.10 記錄之間隔, r(以小時表示 )(recording interval, r) 每個參數處理之數據之值應每小時加以記錄。必要時可加以縮短記錄之間隔,但是應是一小時間隔 r的整數倍即可。 在每筆記錄之間隔,應記錄量測期間之 終點時間與日期。時間應是當地標準時間,而不是日光節約時間。可使用國際時間以避免冬天 /夏天之時間變化。 4.11 監測周期 (monitoring period) 監測周期應夠短以便能提供可代表負載與環境條件之操作數據。因此,
13、應依照5 CNS 15119, C 6435 數據之最終用途來選擇連續監測之最短周期。 5. 文件提供 應要有監測日誌以記錄所有異常之事情、元件之改變、失效、缺陷或意外。亦需記錄可用來解釋與評估數據之其他數據,如天氣、感測器之再校正、數據擷取系統、負載、或系統操作之改變,或感測器以及數據擷取系統之問題。應記錄所有系統維護之事情 (如改變模組、改變陣列之傾斜角度或清潔陣列之表面 )。 6. 數據格式 並不強迫數據需以下述兩種格式儲存或交換。然而,第一種方法之基礎是將表頭與紀錄加以分開記錄,這已在數個國家中使用,而且可使组織間之數據交換更為容易。對於實際之數據交換以下各項目亦需加以定義,包含線上協
14、定、通訊協定與核對和查核。 6.1 具有多重數據之分離表頭之紀錄 (separate header with multiple data records) 此格式給予位置、日期、時間與備 註之表頭,接著是一個或多個數據之紀錄。一個紀錄相當於列印一行。 (a) 每個紀錄含有一個或多個欄位,每個欄位被一個欄位分隔字元 (FS)分開,而這最好是逗點 (ASCII 44)或是跳動字元 (ASCII 9)。紀錄應使用 “ 行之終點 ”(EOL)之記號分開,這包含 “返回 ”字元 (ASCII 13), “送行 ”字元 (ASCII 10),或是 “返回 ”字元接著是 “送行 ”字元。 (b) 表頭紀錄應
15、為下述形式: “配置 ”FS 日期 FS 時間 FS 備註 其中 “配置 ”包含於雙引號 (ASCII 34)之位置之名稱,其中只有前八個字是主要的字;日期是量測之日期,其格式為 yy-mm-dd(必要時前面需加零 );時間是記錄之時間,其格式為時 hh: mm。午夜是前一日之 24 小時,非下一日之 0小時; 備考:由於數據擷取系統之獨特軟體,可能需要不同格式之日期與時間。 備註可用來描述額外之系統性質,或可用來記錄異常之事件,切換之情況或PV 電廠經理的其他訊息,這可使用 ASCII 或延伸之 ASCII 字元 (或相當之字元 ),並符合地區之字元碼之標準。 (c) 數據紀錄可包含第一個欄
16、位之記錄編號, 接著是一個或多個數值之數據欄位。可使用表 1 所列之符號作為數據欄位之紀錄如下: 數據紀錄 1: 1 FS GIFS TAFS TmFS VAFS IAFS PA數據紀錄 2: 2 FS VSFS ITSFS IFSFS PTSFS PFS數據紀錄 3: 3 FS VLFS ILFS PLFS VBUFS IBUFS PBU數據紀錄 4: 4 FS VUFS ITUFS IFUFS PTUFS PFU任何額外之數據紀錄均可加入記錄之間。可由偵測之組織定義這些數據紀錄之內容,但第一欄除外,因為其用來表示紀錄之編號。 (d) 所有數值之數據需要寫成單一位元組之 ASCII 碼。數據
17、可以自由欄位或固定欄位之格式加以記錄,並以句號 (ASCII 46)作為小數位數之小數點。若任何6 CNS 15119, C 6435 數值之數據欄位不適用於 PV 設備或紀錄內沒有該數據之值,則需以沒有任何字元之空白欄位表示。因此,在空白數據欄位終端之 FS 字元立刻接到來自前一個數據欄位之 FS 字元。然而,直接接在 EOL 記號前面之所有 FS 字元均被廢除。例如,在數據紀錄 2 中,若只有 ITS與 PTS存在,則紀錄可如下表示: 2 FS FS ITSFS FS PTSEOL 6.2 單一紀錄格式 另一種格式是單一紀錄之格式,其 中記錄的所有數據均列於同一行。此單一紀錄之格式可用來幫
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