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一 前言
太阳能光伏的大规模开发与应用,推动了太阳能产业的强势成长。太阳能厂商在研发更优异的产品以在全球太阳能市场取得一席之地的同时,也不能忽略产品进入各主要市场应符合的安全或性能标准。厂商们惟有掌握这些信息,使产品顺利且迅速的通过相关的检测与认证,才能站稳市场、掌握竞争优势。从永续经营的角度来看,严格要求产品的质量与安全。从永续经营的角度来看,严格要求产品的质量与安全,不仅是在实践地球公民的企业责任,也是稳健经营的最上策。
二 欧美采纳的IEC与UL两大体系标准
UL1703是UL于1986年制定的全球第一套针对平板型太阳能组件的安全标准,同时被采纳为美国国家标准,也成为当地目前高度发展的太阳能组件安全认证的基础。不仅如此,此套标准也是加拿大政府认可的标准文件(ULC/ORD-C1703-01)之一。也就是说,制造商可以依据这一标准进行产品认证。并同时获得美国和加拿大的市场准入。至于欧洲市场则普遍采纳IEC61215(晶硅)与IEC61646(薄膜)。
由于北美与欧洲市场对于太阳能发电系统的需求日益旺盛,两地标准的调和显然深受业内期待,UL虽然加快发展更适合的UL标准,并积极投入推动UL与IEC两大标准体系的调和,然而在新的标准尚未公布前,欲进行外销的制造商仍应掌握UL1703与IEC61215、IEC61646对于太阳光电产品的评估和测试方法的重点及差异。
下面简要说明UL1703标准规范的测试要求与UL后续检验服务流程(FUS),并就该标准与IEC61215、IEC61646的差异进行重点介绍。
三 UL1703标准
此部分包括UL1703的测试内容、测试时间/认证周期及UL后续检验服务流程等相关规定。
1 测试内容
根据评估的目的,UL1703的测试主要可分为电气特性测试、机械特性测试、环境测试、防火测试和评估实际应用状态的测试等几大类。
(1)电气特性评估测试
电性能测试的目的是验证制造商提供的太阳能组件的额定参数是否准确,可避免由这些参数引起的错误系统设计带来的潜在危险。
漏电流测试、耐压测试和湿绝缘测试则用于评估太阳能组件潜在的点击危险,如漏电流过大或绝缘电阻过低的问题。这些测试在组件的初始状态和环境试验后都会进行。
接地连续性测试主要评估太阳能组件是否具有可靠的接地,以确保组件在绝缘失效的情况下仍可提供有效的接地保护,避免点击的发生。
(2)机械特性评估测试
接线盒强度测试试用于评估接线盒与组件背板的接合强度及绝缘可靠性。引线端强度测试用来评估当有外力施加到组件引线时,是否会影响到内部的电气连接问题。按压测试评估外力按压组件时,是否会造成组件的破坏。划伤测试评估组件的塑料表面是否能承受尖锐物体的割划,而不致产生绝缘的破坏。冲击测试评估组件的盖板玻璃能否承受外来物体的冲击。机械载荷测试评估组件的机械负载能力。
(3)环境测试
环境测试包括以下的测试序列:温度循环测试、湿冷循环测试、水喷淋测试。在这三个测试序列中,完成相对应的环境条件测试后,将评估产品的耐电压、漏电流和接地连续性等电气特性,以进一步观察组件在室外长时间使用的条件下,是否对组件操作人员存在潜在安全问题。
(4)防火测试
防火测试主要针对应用在屋顶上的太阳电池组件。目前,针对屋顶的组件或与建筑结合的组件,UL1703要求须至少具有Class C防火等级。
(5)实际应用状态评估测试
热斑耐久测试用于评估组件发生热斑效应时,当单一电池片遭受过大能量而发热时,不会造成相应的危险,如电池片的破裂、组件层压到部分分层、局部温度过高造成的起火等。
温度测试用于评估组件在运作时,温度符合不超过原材料和零组件温度限制的要求。由于太阳能组件中会使用许多塑料和零组件,如背板材料、接线盒和连接器等,这些材料和零组件都有其规定的正常工作温度范围,这些材料和零组件都有其规定的正常工作温度范围,一旦温度超过此范围,将会造成塑料加速老化而失去其应有的绝缘和机械防护功能,而过高的温度甚至会造成塑料的燃烧,从而带来火灾的危险。
反向电流过载测试用于评估组件能否承受一定的反向电流而不会引发起火等危险。
2 测试时间及认证周期
不同的测试项目会有不同的测试时间及产品获得认证的周期。在UL1703所规范的测试项目中,温度循环测试是时间最长的测试,完成需要6~8周,而其他测试项目原则上同时在这段时间内完成。
UL目前在全球设有4个太阳能组件实验室,其中我国现有UL苏州太阳能光电卓越技术中心和天津18所委外实验室,因此可提供足够的测试容量以满足客户需求。根据项目的实际操作经验,UL可在16~20周内完成多数客户的认证需求。
3 UL后续检验服务流程(FUS)
制造商的太阳能组件产品在成功获取UL认证后,UL会进行产品的后续检验,也就是所谓的工厂检查。针对本项产品的工厂检查,按程序将在一年内以不事先通知的方式进行4次。在检查的过程中,主要确认工厂实际制造产品的生产工艺、规格、使用的原材料和零组件等与当初送交认证的样品是否一致,此举将进一步保障市场上销售的产品质量与安全性。
四 UL1703与IEC61215/IEC61646的差异
欧规IEC61215/IEC61646与UL1703的最主要差异在于这两套标准的评估目的。简单来说,UL1703标准所代表的安全认证是侧重于评估太阳能光电产品在正常安装、使用和维护过程中,是否存在对相关人员及周边环境的危险,如电击、火灾等;IEC61215和IEC61646则偏重于评估组件在室外长期使用过程中能否保持性能稳定和可靠性。
UL1703的评估包括结构审查和性能测试,其中结构审查主要是对太阳能组件使用的原材料和零组件的安全性做出一些最基本的要求,而这些原材料和零组件也只有符合这些最基本的条件,才能获准被应用在组件上。而IEC61215/IEC61646则无这方面的要求。
在测试方面,IEC61215和IEC61646采用一套相互关的测试序列,在组件依规定完成每个关键的环境测试后,即会进入电性能及其它性能的评估测试,并会与样品的初始测试数据进行对比,以判断组件性能的稳定性和可靠性变化是否在标准接受的范围内。UL1703则是藉由相关的测试,评估组件在某些应用条件下及室外长期使用时,能否存在潜在的危险问题。
基于太阳能光电产品长期室外使用的特性,它的安全和性能保障都是客户所期待的的。由于目前主要为业界应用的UL1703与IEC61215/IEC61646各自具有一些局限性,而调和欧美规范的IEC61730-1&-2(太阳光电组件调和标准)因为吸纳了UL1703与IEC61215/IEC61646中的大部分内容,而成为一套兼顾安全和性能的标准。UL不仅参与IEC61730标准的编写工作,而且在向美国政府提议增加美国国家差异后,于2009年7月将对应的UL61730草案提交审核,该标准已经正式发布。
五 结语
UL对安全标准发展的重点将放在调和UL与IEC两大体系标准及让评估要求更合理化。UL亦将持续投入心力观察太阳能光电产品的技术发展方向,专注发展与产业接轨的系列标准,以期满足行业的需求,为更安全环保的世界贡献力量。 |