DIN EN IEC 60904-10 (VDE 0126-4-10):2022-10

Photovoltaische Einrichtungen -

Teil 10: Methoden zur Messung der linearen Abhängigkeit und Linearität (IEC 60904-10:2020); Deutsche Fassung EN IEC 60904-10:2020

Dieser Teil von IEC 60904 beschreibt die Verfahren, die verwendet werden, um die Abhängigkeit irgendeines elektrischen Parameters (Y) einer photovoltaischen (PV-)Einrichtung von einem Prüfparameter (X) zu messen und den Grad zu bestimmen, bis zu dem diese Abhängigkeit einer idealen linearen (Geraden-)Funktion nahekommt. Er gibt auch eine Anleitung, wie Abweichungen von der idealen linearen Abhängigkeit zu berücksichtigen sind und wie im Allgemeinen mit Nichtlinearitäten elektrischer Parameter von PV-Einrichtungen umzugehen ist. Typische Parameter der Einrichtung sind der Kurzschlussstrom ISC, die Leerlaufspannung VOC und die höchste Leistung Pmax. Typische Prüfparameter sind die Temperatur T und die Bestrahlungsstärke G. Dieselben in diesem Dokument beschriebenen Prinzipien können jedoch mit geeigneter Anpassung des Verfahrens zur Veränderung des Parameters selbst auf jeden anderen Prüfparameter angewendet werden. Die Leistungsbeurteilung von PV-Modulen und -Systemen sowie die Übersetzung des Leistungsvermögens eines Satzes von Temperatur und Bestrahlung auf einen anderen beruhen oft auf der Verwendung von linearen Gleichungen (siehe zum Beispiel IEC 60891, IEC 61853-1, IEC 61829 und IEC 61724-1).
Dieses Dokument erläutert die Anforderungen an die Prüfverfahren der linearen Abhängigkeit, die Datenanalyse und die Akzeptanzgrenzen der Ergebnisse, um sicherzustellen, dass diese linearen Gleichungen befriedigende Ergebnisse liefern. Solche Anforderungen schreiben auch die Bereiche der Temperatur und der Bestrahlungsstärke vor, über die die linearen Gleichungen verwendet werden dürfen. Dieses Dokument gibt außerdem ein Verfahren an, wie Abweichungen des Kurzschlussstroms ISC von der idealen linearen Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke (Linearität) für PV-Einrichtungen zu korrigieren sind, unabhängig davon, ob sie nach den in 9.7 gesetzten Grenzen als linear oder nichtlinear klassifiziert sind. Die Auswirkung von spektraler Bestrahlungsstärkeverteilung und spektraler Fehlanpassung wird für Messungen unter einem Sonnensimulator sowie unter natürlichem Sonnenlicht betrachtet.
Die in diesem Dokument angewendete wesentliche Methodologie beruht auf einem Anpassungsverfahren, bei dem eine lineare (Geraden-)Funktion an eine Reihe von gemessenen Datenpunkten {Xi,Yi} angepasst wird. Die lineare Funktion verwendet ein Berechnungsverfahren zur Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate, das in der fortgeschrittensten Analyse auch die erweiterte kombinierte Unsicherheit (k = 2) der Messungen berücksichtigt. Die lineare Funktion schneidet im Fall von Daten des Kurzschlussstroms über der Bestrahlungsstärke den Ursprung. Die Abweichung der Messdaten von der idealen linearen Funktion wird ebenfalls berechnet, und es werden Grenzen für die zulässige prozentuale Abweichung vorgegeben. Verfahren zur Bestimmung der Abweichung der Y(X)-Abhängigkeit von der linearen (Geraden-)Funktion werden in Abschnitt 6 (Messungen unter natürlichem Sonnenlicht und mit Sonnensimulator), Abschnitt 7 (Messungen der differentiellen spektralen Empfindlichkeit) und Abschnitt 8 (Messungen mit dem Verfahren mit zwei Lichtquellen und mit N Lichtquellen) beschrieben. Datenanalysen zur Bestimmung der Abweichungen von der linearen Funktion werden in Abschnitt 9 angegeben. Eine Einrichtung wird als linear für die spezifische gemessene Abhängigkeit Y(X) angesehen, wenn die Anforderungen von 9.7 eingehalten werden.
Die hier beschriebenen Messverfahren gelten für sämtliche PV-Einrichtungen, wobei bei Mehrschicht-PV-Einrichtungen einige Vorsicht geboten ist, und werden an einer Einrichtung oder in einigen Fällen einer vergleichbaren Einrichtung mit identischer Technologie durchgeführt, die nach den im einschlägigen Teil von IEC 61215 gesetzten Kriterien stabil ist. Diese Messungen sollen vor sämtlichen Messungen und Korrekturverfahren ausgeführt werden, die eine lineare Einrichtung erfordern oder Einschränkungen für nichtlineare Einrichtungen vorschreiben.

Gegenüber DIN EN 60904-10 (VDE 0126-4-10):2010-10 wurden folgende Änderungen vorgenommen:
a) Änderung des Titels;
b) Aufnahme einer erläuternden Einleitung über die Änderungen und die zugrunde liegenden Schlussfolgerungen;
c) Aufnahme eines neuen Abschnitts Begriffe (Abschnitt 3) mit einer Unterscheidung zwischen allgemeiner linearer Abhängigkeit und linearer Abhängigkeit des Kurzschlussstroms von der Bestrahlungsstärke
(Linearität);
d) explizite Definition der gleichwertigen Probe (Abschnitt 4);
e) technische Überarbeitung des Prüfaufbaus (Abschnitt 5), der Messverfahren (Abschnitt 6 bis Abschnitt 8) und der Datenanalyse (Abschnitt 9) mit Trennung der Datenanalyse der allgemeinen linearen Abhängigkeit von der speziell für die Beurteilung der Linearität (d. h. der Abhängigkeit des Kurzschlussstroms von der Bestrahlungsstärke). Zusätzlich Aufnahme des Einflusses spektraler Effekte auf die Beurteilung von sowohl der Linearität als auch der linearen Abhängigkeit;
f) Einführung einer speziellen Datenanalyse für das Verfahren mit zwei Lichtquellen, wodurch dieses vollständig quantitativ wird. Ergänzung einer erweiterten Version, die Verfahren mit N Lichtquellen genannt
wird;
g) Änderung des Kriteriums zur Beurteilung der Linearität mit der Aufnahme einer Gleichung, die verwendet werden kann, um die Ablesung der Bestrahlungsstärke einer PV-Referenzeinrichtung hinsichtlich der Nichtlinearität ihres Kurzschlussstroms in Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke zu korrigieren. Speziell
für diesen Zweck wird ein neuer Linearitätsfaktor definiert;
h) Überarbeitung der Anforderungen für den Prüfbericht (Abschnitt 10), um die Klarheit darüber zu verbessern, welche Informationen immer notwendig sind und was von dem tatsächlich verwendeten Verfahren zur Messung der linearen Abhängigkeit abhängt, einschließlich der Art der gemessenen Abhängigkeit (allgemein oder Linearität).