แผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�และความเชื่��อม��นอาย์�การใชื่�งานก�บความเข้�าใจมาตฐานการทิดสอบ

โดย์ มาน�ตย์� ส#แป้%น

หล�กส'ตร ความเชื่��อม��นและอาย์�การใชื่�งานข้องแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

ร�(นทิ#� 2จ�ดโดย์ศู'นย์�พั�ฒนามาตรฐานและทิดสอบระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

สถาบ�นพั�ฒนาและฝึ.กอบรมโรงงานต�นแบบมหาว�ทิย์าล�ย์เทิคโนโลย์#พัระจอมเกล�าธนบ�ร#

1

เน�0อหาการอบรม• เซลล�แสงอาทิ�ตย์�และค�ณล�กษณะข้อง

เซลล�แสงอาทิ�ตย์�• มาตรฐานการทิดสอบแผงเซลล�แสง

อาทิ�ตย์�ก�บความเชื่��อม��นอาย์�การใชื่�งาน

2

3

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

4

ป้ระเภทิระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ทิ��วไป้

แบบอ�สระ (Stand alone)

แบบเชื่��อมต(อระบบจ6าหน(าย์ (Grid – connected)

5

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบบอ�สระชื่น�ดต(อตรง (ไม(ม#แบตเตอร#�)

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบบอ�สระสถาน#ป้ระจ�แบตเตอร#�

6

7

PV stand-alone system configuration(for AC load)Solar

Irradiation, kWh/m2/day

Energy Demand,kWh/day

CapacitykWh

Peak Power Demand,kWh/day

Installation capacity,kVA or kW

Installation capacity,

kWp

PV Array Charger

Battery

Inverter Load

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบบอ�สระชื่น�ดม#แบตเตอร#� - ไฟฟ%ากระแสสล�บ

SOLAR HOME

in 2005 and 2006

8

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบบอ�สระชื่น�ดม#แบตเตอร#� - ไฟฟ%ากระแสสล�บ

อ�ทิย์านแห(งชื่าต�แก(งกระจาน

9

Hybrid system configuration

10

อ�นเวอร�เตอร� 5 kWข้นาด

7.5 kWpระบบย์(อย์โซล(าเซลล� ข้นาด(PHOTOVOLTAIC ARRAY)

ระบบย์(อย์แบตเตอร#� 234 kWhข้นาด

(BATTERY BANK)

10 kWก�งห�นลมผล�ตไฟฟ%าข้นาด(WIND TURBINE)

PMC 9700ชื่�ดควบค�ม

5 kWอ�นเวอร�เตอร� ข้นาดSINE WAVE INVERTER

ชื่�ดควบค�มและเคร��องเก8บข้�อม'ล(CONTROLLER and METERING )

เคร��องว�ดความเข้�มร�งส#อาทิ�ตย์�(Pyranometer)

120 Vdc.

120 Vdc.

120 Vdc.

220 Vac.

48 kWด#เซลเจเนอเรเตอร� ข้นาด(DIESEL GENERATOR)

120 Vdc.ชื่�ดควบค�มระบบก�งห�นลม(RECTIFIER/CONTROLLER)

50 kWชื่�ดป้ระจ�แบตเตอร#� ข้นาด (BATTERY CHARGER)

เคร��องว�ดอ�ณหภ'ม�(Thermocouple)

เคร��องว�ดความเร8วลม(Anemometer)

380 Vac.

220 Vac.

อ�นเวอร�เตอร� 5 kWข้นาด

Aภาระทิางไฟฟ%าส(วน

Bภาระทิางไฟฟ%าส(วน

Cภาระทิางไฟฟ%าส(วน

220 Vac.

220 Vac.

120 Vdc.

ระบบเก8บและบ�นทิ9กข้�อม'ล(Data Acquisition System)

120 Vdc.

A PV hybrid system by KMUTT

ETT622: Solar Cells and Applications

Dr.Dhirayut

11

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบบผสมผสาน

ระบบผลิ�ตไฟฟาแบบผสมผสานที่��อุ�ที่ยานแห่�งชาต�ภู�กระดึ�ง จั!งห่วั!ดึเลิย

12

ระบบเซลล�แสงอาทิ�ตย์�แบบผสมผสาน

ระบบผลิ�ตไฟฟาแบบผสมผสานที่��อุ�ที่ยานแห่�งชาต�ภู�กระดึ�ง จั!งห่วั!ดึเลิย

13

• PV grid-connected system

PV array InverterkWh meter

Solar Irradiatio

n, kWh/m2 kWh

(DC)kWh (AC)

kWh (AC)

Utility grid line

kWp

Terms and Definition• PV Cell or Solar Cell

• PV Module

• PV String – modules connected in series • PV Array

14ETT622: Solar Cells and Applications

Dr.Dhirayut

VDO – How it’s made solar panel – You Tube

15

ข้�อพั�จารณาแผงเซลล�ฯในการออกแบบระบบและการเล�อกใชื่�งาน

16

Technology / Efficiency

เที่คโนโลิย� /

ประส�ที่ธิ�ภูาพ

พลิ!งงานที่��จัะผลิ�ต

พ)*นที่��

ข้�อพั�จารณาแผงเซลล�ฯในการออกแบบระบบและการเล�อกใชื่�งาน

17

ป้ระส�ทิธ�ภาพัข้องเซลล�และแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

Pmp ข้องเซลล� at STC=

ป้ระส�ทิธ�ภาพัข้องเซลล�แสงอาทิ�ตย์� (Conversion efficiency of Cell, c)

(1000 W/m2) x (พั�0นทิ#�เซลล�)

Pmp ข้องแผงเซลล� at STC=

ป้ระส�ทิธ�ภาพัข้องแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์� (Conversion efficiency of Module, m)

(1000 W/m2) x (พั�0นทิ#�แผงเซลล�)

Output PowerInput Power

ป้ระส�ทิธ�ภาพั

18

Electrical parameters Tolerance

โดึยส�วันให่ญ่�ผ�-ผลิ�ตม!กก.าห่นดึ tolerance ขอุงเอุาต0พ�ตที่างไฟฟาขอุงแผงเซลิลิ0แสงอุาที่�ตย0

ข้�อพั�จารณาแผงเซลล�ฯในการออกแบบระบบและการเล�อกใชื่�งาน

19

Electrical parameters Tolerance

Lower Upper270 27534.9 37.17.28 7.7343.3 45.97.76 8.24

ข้�อพั�จารณาแผงเซลล�ฯในการออกแบบระบบและการเล�อกใชื่�งาน

20

Nominal Operating Cell Temperature (NOCT)

ข้�อพั�จารณาแผงเซลล�ฯในการออกแบบระบบและการเล�อกใชื่�งาน

Nominal Operating Cell Temperature (NOCT)

NOCT ค)อุค�าอุ�ณห่ภู�ม�ขอุงเซลิลิ0ฯ ที่��อุย��ภูายในแผงเซลิลิ0ฯ ขณะที่��ตากแดึดึภูายใต-เง)�อุนไข

ควัามเข-มแสง 800 W/m2, อุ�ณห่ภู�ม�แวัดึลิ-อุม 20 อุงศาเซลิเซ�ยส แลิะควัามเร5วัลิม 1 เมตร/วั�นาที่�

แผงเซลิลิ0ฯที่��ม�ค�า NOCT ต.�ากวั�าก5จัะส�งผลิให่-การผลิ�ตพลิ!งงานไฟฟาภูายใต-ควัามเข-มแสงระดึ!บส�งไดึ-มากกวั�า

21

22

Temperature Coefficient

ค�าส!มประส�ที่ธิ�6ที่างอุ�ณห่ภู�ม�เป7นอุ!ตราการเปลิ��ยนแปลิงขอุงพาราม�เตอุร0ที่างไฟฟาต�อุอุ�ณห่ภู�ม� a = ค�าส!มประส�ที่ธิ�6ที่างอุ�ณห่ภู�ม�ขอุงกระแสลิ!ดึวังจัร (Isc) = ค�าส!มประส�ที่ธิ�6ที่างอุ�ณห่ภู�ม�ขอุงแรงดึ!นเป8ดึวังจัร (Voc) = ค�าส!มประส�ที่ธิ�6ที่างอุ�ณห่ภู�ม�ขอุงก.าลิ!งไฟฟาส�งส�ดึ (Pmp)

ค�าส!มประส�ที่ธิ�6ที่��ม�ค�าน-อุย การเปลิ��ยนแปลิงขอุงไฟฟาก5จัะน-อุยตามในที่างตรงข-ามค�าส!มประส�ที่ธิ�6มาก การเปลิ��ยนแปลิงขอุงไฟฟาก5จัะมาก

23

Temperature Coefficient

24

Temperature Coefficient

91%

V7.19

7.21*91.0Voc 50

CT

25

Temperature coefficients

• α (Isc) typical values between +0.03%/K and +0.1%/K

• β (Voc) typical values between -0.33%/K and -0.40%/K

• γ (Pmp) typical values between -0.40%/K and -0.50%/K.

26

source: www.pvresources.com

Temperature coefficients of electrical parameters for Si-crystalline cells/modules

27

Testing and Certification

RELIABILITY SAFETY

การร!บรอุงค�ณภูาพขอุงแผงเซลิลิ0แสงอุาที่�ตย0

- IEC61215- IEC61646

- IEC61730- UL1703

28

มาตรฐานทิ#�เก#�ย์วข้�องก�บแผงเซลล�แสงอาทิ�ย์�• PV Materials and Components

– IEC 62790: Junction boxes for photovoltaic modules – Safety requirements and tests

– IEC 62852: Connectors for DC-application in photovoltaic systems. Safety requirements and tests

– ASTM, UL and IEC standards

• PV Modules testing and certificationStandards not yet adopted into qualification tests

– IEC 62716: Photovoltaic (PV) modules – Ammonia corrosion testing– IEC 61701: Salt mist corrosion testing of photovoltaic (PV) modules

• Proposed New Standards– IEC 62804: System voltage durability qualification test for crystalline silicon

modules– IEC 62782: Dynamic mechanical load testing for photovoltaic (PV) modules IEC - International Electrotechnical Commision.

ASTM - American Society for Testing and Materials. UL - Underwriter Laboratories Inc.

29

Certification - Reliability

IEC61215: Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval

IEC61646: Thin-film terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval

30

Certificates - SAFETY

IEC61730: Photovoltaic (PV) module safetyqualification

UL1703: Standard for Safety for Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels

PV module Reliability

แผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

แผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�ป้ระกอบด�วย์ว�สด�ป้ระกอบ หลาย์ชื่�0นส(วน เชื่(น

• แผ(น back sheet• เซลล�• ว�สด�ห(อห��มเซลล� (EVA)• ว�สด�เชื่��อมต(อเซลล�• กระจก• ไดโอด

31

Ethylene-Vinyl Acetate (EVA)

32

History of Accelerated and Qualification Testing of Terrestrial Photovoltaic Modules

Third-party certification marks :Global Approval Program for Photovoltaics (PV GAP)

1981 : The IEC established Technical Committee 82 (TC82) on Solar Photovoltaic Energy Systems

1986 : Working Group 2 (WG2) standards development had been considering existing ‘‘design qualification’’ documents for inclusion in the future international qualification standard

C. R. Osterwald* and T. J. McMahonNational Renewable Energy Laboratory, Golden, CO, USA

33

1993: The IEC x-Si qualification standard, IEC 1215

1996: The IEC qualification standard for thin-film modules, IEC 1646

2005: WG2 of IEC TC82 completed a second edition of the IEC 61215 x-Si qualification standard

2007: IEC TC82 completed a second edition of the thin-film qualification sequence, IEC 61646

History of Accelerated and Qualification Testing of Terrestrial Photovoltaic Modules

34

• มาตรฐานดึ-านการร!บรอุงผลิ�ตภู!ณฑ์0 (IEC 61215, IEC61646, IEC 61730

มาตรฐานการทิดสอบทิ#�เก#�ย์วข้�องก�บผล�ตภ�ณฑ์�แผง เซลล�แสงอาทิ�ตย์�

• มาตรฐานการที่ดึสอุบดึ-านวั!สดึ�ประกอุบแผงเซลิลิ0แสงอุาที่�ตย0

• มาตรฐานการที่ดึสอุบที่��เก��ยวัข-อุงอุ)�นๆ ส.าห่ร!บการที่ดึสอุบแผงเซลิลิ0แสงอุาที่�ตย0

เช�น PID test, Salt mist corrosion test, Ammonia corrosion testing

35

มาตรฐานการทิดสอบด�านว�สด�ป้ระกอบIEC 62790: Junction boxes for photovoltaic modulesISO 5893: Rubber and plastics test equipment UL 790: Standard Test Methods for Fire Tests of Roof CoveringsANSI Z97.1: Safety Glazing Materials used in Buildings – Safety Performance Specification and method of testEN 50618: Electric cables for Photovoltaic systems IEC 60216: Electrical insulating materials - Thermal endurance properties IEC 62852: Connectors for DC-applications in photovoltaic-systems Plastic Material Properties: UL 746, IEC 60112UL 746B: Polymeric Material- Long Term Property Evaluations UL 746C: Polymeric Material- Use in Electrical Equipment Evaluations

36

The effects of short-term high voltage stress including potential-induced degradation (PID) and polarization

มาตรฐานการทิดสอบทิ#�เก#�ย์วข้�องอ��นๆ ส6าหร�บการทิดสอบแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

IEC 62804: Test methods for detection of potential-induced degradation of crystalline silicon photovoltaic (PV) modules

Pre-stress test

Post-stress test

37

Salt mist corrosion test

ASTM: B117 - 11: Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus

The purpose of this test is to determine the resistance of the module to corrosion from salt mist.

IEC 61701: Salt mist corrosion testing of photovoltaic (PV) modules

IEC 68-2-11: Environmental testing - Part 2-11: Tests – Test Ka: Salt mist

38

Ammonia corrosion testing

มาตรฐานด�านการร�บรองผล�ตภ�ณฑ์� IEC 61215, IEC61646

To test the following equipments according to IEC standards

Type approval of PV modules

IEC61215 IEC61646

39

IEC 61215

Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules - Design qualification and type approval

40

IEC 61646

Thin-film terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval

41

PV module Reliabilityมาตรฐานร�บรองแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

42

PV module Reliabilityมาตรฐานร�บรองแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

43

PV module Reliabilityมาตรฐานร�บรองแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

44

PV module Safetyมาตรฐานร�บรองแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

IEC61730: Photovoltaic (PV) module safetyqualification

Part 1: Requirements for constructionPart 2: Requirements for testing

45

PV module Safety

มาตรฐานร�บรองแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�IEC61730: Photovoltaic (PV) module safetyqualification

46

47

PV module Safety

มาตรฐานร�บรองแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

- IEC61730: Photovoltaic (PV) module safetyqualification

- มอก. 2580 เล(ม 2

Warranty

48

Warranty

49

Warranty

50

Warranty

51

Warranty

52

การส'ญเส#ย์และข้�อพั�จารณาในการจ�ดเร#ย์งแผงเซลล�

53

54

ร'ป้แบบการต�ดต�0งแผงเซลล�แสงอาทิ�ตย์�

ร'ป้แบบการต�ดต�0งบนหล�งคา

http://www.inbalance-energy.co.uk/solar_pv_mounting_systems.html

55

ร'ป้แบบการต�ดต�0งเป้>นโครงบ�งแดด

56

ร'ป้แบบการต�ดต�0งเป้>นส(วนข้องอาคาร

57

ร'ป้แบบการต�ดต�0งเป้>นส(วนข้องอาคาร

58