DustIQ 测试报告

本测试报告中的测试对象为 DustIQ,是一种灰尘测量仪。该测量仪由荷兰 KIPP&ZONEN 公司生产,是一种从光学损失角度测量光伏组件积灰情况的仪器。

该测量仪的主要使用方法是将仪器放置 在需要 评估灰 尘情况 的光 伏 组 件 附 近,在仪器的顶端和底部分别测量光损失,据此得到顶端和底部的各自积尘率 , 并对上下两端的积尘率求取平均值,得到的平均积尘率用于评估周边光伏组件的 积尘状态。

2. 测试目的

本测试的主要目的如下:(1)验证该产品所采用的灰尘测量方法的有效性 , 即其测量结果是否能真正反映组件积灰状态;(2)验证产品长期运行的稳定性 , 即该产品在不同测试环境下的测量结果是否稳定。

3. 测试时间
2018 年 6 月 27 日至 2018 年 11 月 8 日(共计 130 天)

4. 测试环境

合肥市某分布式电站,电站由组串式逆变器构成,逆变器额定功率为 5kW, 逆变器所连接组件在标况下的额定功率为 235W,将 DustIQ 放置于某一组串附 近。如下图 1 所示:

5. 测试方法

图 1 DustIQ 所处测试环境

本测试报告采用的主要方法为对比法,即将 DustIQ 测量得到的积尘率和其 它可靠途径得到的积尘率进行对比。这里的可靠是指积尘检测方法遵循国际规范 或者参照一定的技术标准。本测试案例中,采用的对比目标有如下两个:1) 市 场上某可信灰尘测量仪 A 测量得到的积尘率;2)利用实际电站的对比组串计算 积尘率。

 关于两种对比目标的解释如下: 

灰尘测量仪 A:是一种从电学角度测量光伏组件灰尘污染情况的仪器。主要 原理是测量光伏组件由于灰尘污染造成的电损失,具体为使用两片相同的组件 , 一片保持清洁,一片保持自然状态,计算两片组件短路电流的差值比,并据此计 算得到日积尘率,以该积尘率代表周边光伏组件受灰尘影响的发电量损失。

对比组串:在实际电站筛选了发电特性高度一致的两个组串,每日人工擦洗 其中一个组串,另外一串保持自然状态,计算两个组串发电功率差值比的每日平 均值作为当日实际电站的积尘率数值。

上述两种方法测量得到的积尘率均符合国际规范 IEC61724-1。 以上三种途径得到的积尘率在同一初始灰尘状态下进行。

6. 测试结果及其分析

由于 DustIQ 是一种从光学损失角度测量光伏组件积灰指数的仪器,其测量 得到的积尘率可以认为即是光学损失,与电量损失之间的映射关系没有明确的模 型输出,因此,在对测试结果分析过程中,本测试报告将主要关注 DustIQ 测量 的积尘率与其他两种途径得到的积尘率之间的趋势一致性或者相关性,而非积尘 率之间的相对偏差或绝对偏差。

6.1 DustIQ 系统偏差

在进行对比分析前,首先进行 DustIQ 的自分析。选择人工擦洗的日期以及 强暴雨天气后的日期,剔除异常数据点后,计算 DustIQ 的日平均积尘率,即分 别计算 DustIQ 的顶端和底部的积尘率的日平均值,再对二者求平均得到的数值, 结果如下表 1 所示。

表 1 测试电站 DustIQ 的系统偏差

日期

DustIQ 日平均积尘率

2018/6/27

0.14%

2018/7/13

0.06%

2018/8/6

0.01%

2018/8/17

0.01%

2018/9/2

0.06%

2018/9/18

0.18%

根据表 1 数据可以统计出 DustIQ 在测试日期内的系统偏差统计值,如下表 2 所示:

表 2 DustIQ 的系统偏差统计

统计指标

DustIQ 平均积尘率

平均值

0.09%

最大值

0.18%

最小值

0.01%

标准差

0.06%

从上表 2 中看出,DustIQ 存在一定的系统偏差,偏差波动范围在 0.2%以内, 平均系统偏差为 0.09%。系统偏差较小,在与实际对比目标进行对比分析时,可 作忽略处理。

6.2 DustIQ 与灰尘测量仪 A 对比结果
在上述实验环境下,首先对比 DustIQ 与灰尘测量仪 A,根据测量数据得到

两者的积尘率趋势对比如下图 2 所示:

1.60% 1.40% 1.20% 1.00% 0.80% 0.60% 0.40% 0.20% 0.00%

6.00% 5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00%

DustIQ与灰尘测量仪A的积尘率趋势对比

DustIQ平均积尘率

DustIQ顶端积尘率

DustIQ底部积尘率

灰尘测量仪A的积尘率

图 2 DustIQ 与灰尘测量仪 A 的积尘率趋势对比 直观上来看,二者趋势相对保持一致,相关性较好。现计算用于表征二者相

关性的相关系数,计算结果如下表 3 所示:
表 3 DustIQ 与灰尘测量仪 A 在全部实验日期内的相关性

从计算得到的相关系数可以发现,DustIQ 与灰尘测量仪 A 的相关系数均大 于 0.5,表明二者具有一定的相关性,但是相关系数不大于 0.8,说明二者相关性 并不是很高。针对此问题,进一步分析源数据,可以发现,在全部对比日期中 , 由于受露水、雨水雾气等影响,DustIQ 在部分日期内出现数据波动较大等异常现 象。例如下图 3 中,在 2018 年 7 月 4 日 15:32 分附近,积尘率瞬间从 0%增加至 6.5%,而灰尘的积累显然是一个缓慢的过程,而非突变的过程,因此可以视类 似 的现象为异常现象。

全日期范围内(130 天)

相关系数

DustIQ 顶端与灰尘测量仪 A

0.7557

DustIQ 底部与灰尘测量仪 A

0.6750

DustIQ 积尘率平均值与灰尘测量仪 A

0.7263

2018/6/27 2018/6/30 2018/7/3 2018/7/6 2018/7/9 2018/7/12 2018/7/15 2018/7/18 2018/7/21 2018/7/24 2018/7/27 2018/7/30 2018/8/2 2018/8/5 2018/8/8 2018/8/11 2018/8/14 2018/8/17 2018/8/20 2018/8/23 2018/8/26 2018/8/29 2018/9/1 2018/9/4 2018/9/7 2018/9/10 2018/9/13 2018/9/16 2018/9/19 2018/9/22 2018/9/25 2018/9/28 2018/10/1 2018/10/4 2018/10/7 2018/10/10 2018/10/13 2018/10/16 2018/10/19 2018/10/22 2018/10/25 2018/10/28 2018/10/31 2018/11/3 2018/11/6

2018年7月4日(小雨)DustIQ积尘率

7.00% 6.00% 5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00%

DustIQ顶端积尘率

DustIQ底部积尘率 DustIQ积尘率平均值

图 3 2018 年 7 月 4 日(小雨)DustIQ 积尘率异常数值 综合此实验现象,现将类似的异常所处 日期予 以剔除 ,并对 剔除 异 常 后 的 DustIQ 积尘率,再次与灰尘测量仪 A 的测量结果进行对比,对比指标主要为积

尘趋势和相关系数。积尘趋势如下图 4 所示,相关系数计算结果如下表 4 所示。

1.20% 1.00% 0.80% 0.60% 0.40% 0.20% 0.00%

5.00% 4.50% 4.00% 3.50% 3.00% 2.50% 2.00% 1.50% 1.00% 0.50% 0.00%

DustIQ与灰尘测量仪A的积尘结果对比(剔除异常日期后)

DustIQ平均积尘率

DustIQ顶端积尘率

DustIQ底部积尘率

灰尘测量仪A的积尘率

图 4 DustIQ 与灰尘测量仪 A 的积尘测量对比结果(剔除异常日期后) 表 4 DustIQ 与灰尘测量仪 A 的相关系数(剔除异常日期后)

从图 4 的积尘率趋势和表 4 的相关系数可以发现,剔除数据异常的日期后, 相关系数显著提升,均达到 0.9 以上,并且此时的 DustIQ 的顶端和底部的积尘 率的平均值和灰尘测量仪 A 的相关性更高。

综合上述测试结果,可以初步判定,在排除异常的测量结果后,DustIQ 与灰 尘测量仪 A 对实验电站的积尘测量结果较为一致。

剔除异常日期后(104 天)

相关系数

DustIQ 顶端与灰尘测量仪 A

0.9328

DustIQ 底部与灰尘测量仪 A

0.9231

DustIQ 平均值与灰尘测量仪 A

0.9416

2018/6/27 2018/6/30 2018/7/3 2018/7/6 2018/7/9 2018/7/12 2018/7/15 2018/7/18 2018/7/21 2018/7/24 2018/7/27 2018/7/30 2018/8/2 2018/8/5 2018/8/8 2018/8/11 2018/8/14 2018/8/17 2018/8/20 2018/8/23 2018/8/26 2018/8/29 2018/9/1 2018/9/4 2018/9/7 2018/9/10 2018/9/13 2018/9/16 2018/9/19 2018/9/22 2018/9/25 2018/9/28 2018/10/1 2018/10/4 2018/10/7 2018/10/10 2018/10/13 2018/10/16 2018/10/19 2018/10/22 2018/10/25 2018/10/28 2018/10/31 2018/11/3 2018/11/6

2018/7/4 14:43 2018/7/4 14:46 2018/7/4 14:48 2018/7/4 14:51 2018/7/4 14:53 2018/7/4 14:56 2018/7/4 14:58 2018/7/4 15:01 2018/7/4 15:04 2018/7/4 15:06 2018/7/4 15:09 2018/7/4 15:11 2018/7/4 15:14 2018/7/4 15:16 2018/7/4 15:19 2018/7/4 15:22 2018/7/4 15:25 2018/7/4 15:27 2018/7/4 15:30 2018/7/4 15:32 2018/7/4 15:35 2018/7/4 15:37 2018/7/4 15:40 2018/7/4 15:43 2018/7/4 15:45 2018/7/4 15:48 2018/7/4 15:50 2018/7/4 15:53 2018/7/4 15:55 2018/7/4 15:58

6.3 DustIQ 与对比组串对比结果

考虑到实际对比组串的运行环境比模拟对比组件的运行环境更加复杂,现进 行 DustIQ 的测试结果与实际对比组串的测试结果两者间的对比。由于对比组串 需要投入人力来人工擦洗,人力有限,因此仅擦洗到 9 月 27 日,从 6 月 27 日-9 月 27 日全日期内,积尘率趋势对比结果如下图 5 所示。

1.60% 1.40% 1.20% 1.00% 0.80% 0.60% 0.40% 0.20% 0.00%

5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% -1.00%

DustIQ与对比组串的积尘率趋势对比

DustIQ平均灰尘指数

对比组串

图 5 DustIQ 与对比组串测量的积尘率趋势对比 同时,基于数据计算 DustIQ 与对比组串各自得到的积尘率间的相关系数,

用于表征两者间的相关程度。计算结果如下表 5 所示。
表 5 DustIQ 与对比组串在全部实验日期内的相关性

可以发现,在未剔除测量结果有异常的日期时,DustIQ 与对比组串的相关性 均不够紧密,均未达到 0.5 以上。

类似地,剔除 6.2 节中提到的 DustIQ 积尘率瞬间上升等异常数据所处日期, 再与对比组串进行对比。对比结果如下图 6 和表 6 所示。

全日期范围内(91 天)

相关系数

DustIQ 顶端与对比组串

0.4285

DustIQ 底部与对比组串

0.2828

DustIQ 平均值与对比组串

0.3641

0.70% 0.60% 0.50% 0.40% 0.30% 0.20% 0.10% 0.00%

4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% -1.00%

DustIQ与对比组串的积尘测量结果对比(剔除异常日期后)

DustIQ平均灰尘指数

对比组串

图 6 DustIQ 与对比组串的积尘测量对比结果(剔除异常日期后)

2018/6/27 2018/6/29 2018/7/1 2018/7/3 2018/7/5 2018/7/7 2018/7/9 2018/7/11 2018/7/13 2018/7/15 2018/7/17 2018/7/19 2018/7/21 2018/7/23 2018/7/25 2018/7/27 2018/7/29 2018/7/31 2018/8/2 2018/8/4 2018/8/6 2018/8/8 2018/8/10 2018/8/12 2018/8/14 2018/8/16 2018/8/18 2018/8/20 2018/8/22 2018/8/24 2018/8/26 2018/8/28 2018/8/30 2018/9/1 2018/9/3 2018/9/5 2018/9/7 2018/9/9 2018/9/11 2018/9/13 2018/9/15 2018/9/17 2018/9/19 2018/9/21 2018/9/23 2018/9/25 2018/9/27

表 6 DustIQ 与对比组串的相关系数(剔除异常日期后)

剔除灰尘测量结果有异常的日期后,DustIQ 与对比组串的相关性都有显著 提高,相关系数均大于 0.5,其中,DustIQ 顶端积尘率与底部积尘率的平均值与 对比组串的相关性从 0.3641 提高到 0.6283。

从本小节的分析结果,可以发现通过 DustIQ 与对比组串进行对比的方式, 计算得到的相关系数要明显低于 DustIQ 与灰尘测量仪 A 的相关系数。需要指出, 存在这种差异的主要原因是:在实际运行电站中,组串是基本的构成单位,组串 是组件相互连接而构成的,其中存在各种可能的因素导致发电功率的变化,这一 部分是此类单点测量设备(DustIQ 与灰尘测量仪 A)所无法准确衡量的。在自然 环境中长期运行下来的综合效果,需要继续进行测量与观察。

7. 测试总结

通过对 DustIQ 的测试结果分析,可以有如下结论:
(1) 测试方法有效性。通过与符合国际规范要求的灰尘测量仪 A、对比组

串的对比,总体来看,DustIQ 得到的积尘率与两者具有良好的相关性, 尤其是与前者,相关系数达到 0.9 以上。因此可以认为 DustIQ 所采用的 积尘测试方法具有一定的有效性。

(2) 产品长期使用的稳定性。由测试过程可以发现,在测试过程中,剔除 DustIQ 异常数据与否,很容易影响 DustIQ 的积尘率与通过其它途径得 到的积尘率之间的相关性的大小,而这些异常数据多发生在小雨天气 或 含雾气或露水等天气类型中,因此产品在上述天气类型中的稳定性仍 然 具有一定的局限性,而在晴好天气中则保持较好的稳定性。

剔除异常日期后(69 天)

相关系数

DustIQ 平均值与对比组串

0.6283

DustIQ 顶端与对比组串

0.6453

DustIQ 底部与对比组串

0.5846


8. 产品使用建议

(1) DustIQ 在大多数情况下能较好地反映电站积灰程度,但是在一些 特 殊情形下可能会出现异常信息,在使用产品时,需对测试数据进行分析, 借助方差等指标帮助分析所测量的积尘率是否有效。

(2) 电站运维人员在实际运维时,可能更为关心的是电站因积 尘 引 起 的 电量损失或经济损失,因此在产品使用初期,需结合电站实际情况, 安 排清洗实验,帮助建立由光学方法得到的积尘率与电量损失间的经验 公 式,以更好地帮助电站运维人员开展清洗决策。