光伏組件新版巴西認證條例與技術要求解讀

馬瀟，李松麗

（上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗技術研究院，國家智能電網(wǎng)分布式電源裝備質(zhì)量檢驗檢測中心（上海），上海 201114）

引言

近年來，隨著能源轉型速度加快，巴西已逐漸成為最具潛力的光伏市場之一，我國光伏產(chǎn)品出口巴西貨物量逐年遞增。據(jù)中國機電產(chǎn)品進出口商會公布的數(shù)據(jù)，2022 年，我國光伏組件出口總額為423.61 億美元，按照出口額排名，巴西光伏組件出口第二大市場，出口市場份額占比超過12 %。2023 年上半年，我國光伏組件出口額為233.7 億美元，其中對巴西出口額為20.1 億美元[1]。另外，根據(jù)巴西國家電力能源局的數(shù)據(jù)，2022 年巴西新增光伏裝機總量超過10 GW，裝機總容量近30 GW，巴西成為繼中國、歐洲、美國和印度之后的全球第五大光伏市場[2]。

巴西的大部分地區(qū)位于熱帶地區(qū)，年平均日照時間長達3 000 h 以上，具有充沛的太陽能資源。巴西作為金磚國家，社會經(jīng)濟水平較高，但是其能源供給方式單一，截止2019 年底，三分之二的電力供給依賴于水力發(fā)電[3]。然而隨著氣候變暖、降雨量減少的原因，該國時常發(fā)生干旱氣候現(xiàn)象。近年來，巴西政府能源部門致力調(diào)整電力供給結構，頒布了不少新能源優(yōu)惠政策，對于風電、光伏此類分布式發(fā)電發(fā)展提供了巨大幫助。

1 巴西140 號條例規(guī)則

1.1 總體要求

2022 年3 月21 日巴西國家計量、標準化與工業(yè)質(zhì)量局（INMETRO）頒布第140 號條例（簡稱巴西140 號條例），取消原2011 年004 號條例，其中規(guī)定了光伏產(chǎn)品（包括光伏組件、光伏逆變器、光伏控制器、獨立光伏系統(tǒng)）進入巴西市場的符合性認證實施規(guī)則。該條例對申請認證的光伏組件系列分組、產(chǎn)品檢測依據(jù)、測試項目等方面進行了認證規(guī)則更新。此外，在準入規(guī)則方面，條例規(guī)定，自生效之日起24 個月內(nèi)，制造商及進口商在巴西市場銷售的光伏產(chǎn)品均需按新條例通過相關認證并在INMETRO 注冊，并要求36 個月內(nèi)，批發(fā)商、零售商、微小售賣點銷售的光伏產(chǎn)品均需在按照新版條例通過相關認證并在INMETRO 注冊[4]。

技術要求變化的最大之處在于，將IEC 61215：2021系列標準作為測試方法，取代了舊版條例中IEC 61215：2005 標準。同時，巴西140 號條例將IEC 61215-1：2021 系列與IEC 61215-2：2021 標準作為補充文件，針對晶體硅、碲化鎘、非晶硅薄膜、銅銦鎵（硫）硒等不同電池技術的光伏組件，需引用相應的技術標準進行差異條件的測試。其次，檢測數(shù)量原來的4 項增加到5 項，這與IEC 61215-2:2021 標準更新的內(nèi)容保持一致。然而，140 號法案測試序列如圖1 所示，該序列是在IEC 61215-2:2021 標準的基礎上做了一定調(diào)整，僅對一塊樣品進行IEC 標準中的基礎檢測項目（即上述5 項測試），而同型號的另一塊樣品作為控制件，條例中未要求對其進行測試。

圖1 光伏組件檢測序列圖

1.2 組件系列定義

通常情況下，在光伏組件生產(chǎn)過程中，存在原材料質(zhì)量、零部件型號規(guī)格差異、節(jié)省原材料用料、組件設計尺寸差異等因素，造成同型號系列組件在額定功率、組件尺寸與面積、邊框厚度、組件重量、最大系統(tǒng)電壓、最大保護電流等產(chǎn)品信息與參數(shù)方面存在一定差異。因此INMETRO 第140 號條例對光伏組件系列進行了較為明確的定義。對于相同的制造商、相同的光伏電池技術和建筑材料、相同的光伏工作面數(shù)量（單面或雙面組件）、相同的組件尺寸以及電池片數(shù)量和連接方式、相同的組件面積即為同一系列的光伏組件?；谏鲜銮闆r，同一系列的光伏組件其額定功率可能不同，這與IEC TS 62915 中要求的基本一致，即功率范圍在正負10 %以內(nèi)的，認為是同一系列光伏組件。例如，某一系列光伏組件的功率范圍是（530~550）W，在初次申請巴西認證的檢測過程中，可以選擇功率為550 W 的組件作為代表型號進行測試。

基于上述檢測項目以及光伏組件產(chǎn)品系列的明確定義，巴西140 號條例還更新了認證檢測周期及檢測項目的要求。首先，明確了INMETRO 認證的最長有效期為6年，產(chǎn)品認證的條例遵從性評估分為3 個步驟，分別是：初次申請、維持有效性以及到期更新認證。其次，在首次獲得認證注冊與有效期后的更新證書之間，對于保證有效期內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的維持步驟的時間由原來的1年延長為3 年。此外，在上述3 個認證評估步驟中，產(chǎn)品檢測項目也有一定程度的區(qū)別。對于初次申請以及到期更新測試步驟，對系列所有組件進行表1 中的序號1、2、3 的試驗項目，對系列的代表型號樣品測試4、5 試驗。而對于維持有效性步驟的測試，需要對系列的代表型號樣品進行序號1~5 的全部測試。

表1 認證測試項目及周期要求

2 檢測項目與技術要求

INMETRO 第140 號條例規(guī)定的光伏組件檢測項目與2011 年004 號條例的變化在于，除了包括外觀檢查、最大功率確定、絕緣試驗、濕漏電流試驗，此外增加了光伏組件初始穩(wěn)定性試驗。

2.1 外觀檢查的要求

對于外觀檢查的檢測方法與判定要求均參照IEC 61215-1 系列標準進行，即組件不得出現(xiàn)外觀缺陷，如：①外表面破損、撕裂或破裂；②彎曲或未對準的外表面，包括基材、邊框或外殼交界處；③起泡或分層；④任何部件燃燒或熔化的現(xiàn)象；⑤可能影響組件安裝或運行的機械強度損壞現(xiàn)象；⑥破裂或破碎的電池片，從而損壞光伏組件電路10 %以上的電池區(qū)域；⑦在光伏組件電路的任何有源層中可見的空隙或腐蝕，占任何光伏電池面積的10 %以上；⑧匯流條、連接器或引出端損壞；⑨任何電路部件之間的短路；⑩光伏組件有源區(qū)存在異物。

2.2 最大功率測試的要求

對于最大功率測試的判定要求，巴西INMETRO 一直以來則不同于IEC 61215 標準。INMETRO 原2011 年004 號條例引用的IEC 61215:2005 標準中未對最大功率確定給出判定要求，因此該條例中規(guī)定了組件功率測量值范圍為額定功率的（95~110）%。而在INMETRO 的2022 新版140 號條例中將該項目判定要求更新為：組件功率測量值不得低于100 %或高于105 %的額定功率。而IEC 61215-1：2021 對于額定功率gate No.1 的判定要求為光伏組件完成初始穩(wěn)定性后的功率應能通過公式（1）的限值計算要求[5]。

式中：

Pmax(Lab)—實驗室功率測量值；

m1—實驗室測試不確定度；

Pmax(NP)—額定功率；

t1—額定容忍度。

以額定功率550 W 的光伏組件為例，根據(jù)INMETRO原2011 年004 號條例、INMETRO 的2022 年140 號條例、IEC 61215-1：2021 分別進行功率判定的最低限值為：522.5 W、550 W、524.4 W。相比之下140 號條例對組件額定功率要求最高，這一規(guī)定的變化不僅提高了組件生產(chǎn)質(zhì)量與一致性的要求，而且未引用IEC 標準中對產(chǎn)品實際功率容忍范圍以及測試不確定度對結果影響的考量。對于組件制造商帶來了更加嚴格的考驗，對其產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生了更高的要求，有利于提升該國光伏發(fā)電裝機容量與發(fā)電量。

2.3 絕緣試驗以及濕漏電流試驗的要求

140 號條例對于絕緣試驗以及濕漏電流試驗的判定要求與IEC 標準保持一致。無絕緣擊穿或表面起痕。對于面積小于0.1 m2的組件，絕緣電阻不小于400 MΩ。對于面積大于0.1 m2的組件，測得的絕緣電阻乘以組件面積應不小于40 MΩ·m2。同時，耐壓測試參照新版IEC 61215-2:2021 的要求，測試電壓由原來的2 倍系統(tǒng)電壓加1 000 V 提高到4 倍系統(tǒng)電壓加2 000 V。這一要求不僅對光伏組件本身以及其背板、封裝膠膜、密封膠等部件的絕緣性能提出了嚴格較高。

2.4 初始穩(wěn)定試驗的要求

對于初始穩(wěn)定試驗，140 號條例同樣直接引用了IEC 61215-2:2021 標準的要求[6]，組件功率穩(wěn)定與否需由公式（2）進行計算。

式中：

Pmax、Pmin—三次輸出功率測量P1、P2和P3的極值，這三個輸出功率是穩(wěn)定性試驗過程中不同階段后的最大功率測試的結果；

Paverage—P1、P2和P3這三個值的平均值。

對于晶體硅組件而言，輻照度總量≥10 kWh/m2，每個組件至少需要兩次5 kWh/m2，穩(wěn)定性判定標準中的x = 0.01。對于CdTe 薄膜組件而言，輻照度總量不少于40 kWh/m2，每個組件至少需要兩次20 kWh/m2，穩(wěn)定性判定標準中的x = 0.02。對于非晶硅薄膜組件而言，輻照度總量不少于86 kWh/m2，每個組件至少需要兩次43 kWh/m2，穩(wěn)定性判定標準中的x=0.02。對于Cu（In，Ga）（S，Se）2薄膜組件而言，輻照度總量不少于20 kWh/m2，每個組件至少需要兩次10 kWh/m2，穩(wěn)定性判定標準中的x = 0.02。

2.5 組件轉換效率評級標準

同時，另一個明顯變化之處在于組件轉換效率評級標準較大提高。條例中規(guī)定A 級組件的轉換效率由原來的不低于13.5 %提高到不低于20.0 %，B~E 級組件評定等級變化見表2 所示，各個等級的區(qū)分度也有較大提高，使得評級更具合理性。

表2 新舊版巴西INMETRO 規(guī)定的光伏組件效率

光伏組件轉換效率作為組件發(fā)電性能的關鍵技術指標，隨著異質(zhì)結（HJT）、隧穿氧化層鈍化接觸（Topcon）、交指式背接觸（IBC）等高效光伏電池的產(chǎn)業(yè)化成熟度大幅提高，光伏組件量產(chǎn)效率也大幅提高，淘汰了原先效率較低的組件技術類型。巴西條例對能效評級的指標提升，不僅緊跟了國際光伏行業(yè)的發(fā)展，而且體現(xiàn)了巴西對其本國光伏發(fā)電高質(zhì)量發(fā)展的目標與追求。同時，該條例規(guī)定在檢測報告與認證注冊資料中，提交的組件轉換效率為理論轉換效率，并非被測光伏組件樣品的實測效率。因為，其中要求利用光伏組件的額定電功率而非實測功率，與其總面積（包括其邊框）以及標準測試條件下的輻照度乘積之比計算轉換效率。并且，為了避免因光伏組件尺寸而引起的轉換效率偏差，條例規(guī)定了轉換效率計算過程中組件面積的有效數(shù)字的保留規(guī)則，即組件面積應以平方毫米為單位計算，在從平方毫米到平方米的轉換中，應保留兩位小數(shù)。

3 總結

在認證規(guī)則要求方面，第140 號條例對光伏組件系列定義、認證有效期、條例遵從性評估步驟的測試項目及時間要求三個方面提出了明確的規(guī)定。與2011 年004號條例相比，在巴西140 號條例中，技術要求變化主要圍繞測試方法判定要求、最大功率測試結果符合性范圍、組件轉換效率等級的評定范圍等三個方面。

第一，將IEC 61215：2021 系列標準作為測試方法，取代了舊版條例中IEC 61215：2005 標準。增加了初始穩(wěn)定性試驗項目，并引用IEC 61215-1：2021 系列標準，對晶體硅、碲化鎘、非晶硅薄膜、銅銦鎵（硫）硒4 種不同電池技術的光伏組件的穩(wěn)定性試驗條件提出了明確要求。第二，縮小了最大功率測試結果的符合性范圍，并且不允許存在功率負公差。即組件功率測量值不得低于100 %或高于105 %的額定功率。第三，順應現(xiàn)階段光伏電池及組件技術發(fā)展，提高了發(fā)電效率評級范圍。其中，等級A 由原來的大于13.5 %提高到大于20.0 %，且等級B 至E 亦做了相應提高。