試運轉光電系統以達到最大效能的 3 個步驟

即使擁有偉大的工程設計，但沒有任何系統是萬無一失的。這就是試運轉的目的，為客戶驗收及後續維護確立效能基準。試運轉不僅對光電 (PV) 系統效能至關重要，同時也攸關設備壽命、安全性、ROI 及保固。

步驟 1：光電系統的設計與發電

若要掌握您廠區預期的發電量，請確定您的太陽能資源，並考慮到面板上可能出現的任何陰影。太陽能資源是以尖峰陽光時數來測量：您的裝置每平方公尺每天產生 1,000 瓦的時數。舉例來說，在加州的許多地區，太陽能資源非常充足：每平方公尺有 6,000 瓦，或是 6 個峰值太陽小時。使用 Fluke IRR-1 陽光照度計判定地點的實際陽光照度 (watts/m²) 和陰影，以建立基準。

假設您的 PV 陣列達到 10 kW。您可以透過 10-kW 陣列 x 6 個峰值太陽小時 x 365 天 x 0.85 (15% 減額來自線路和變頻器的功率損耗) 來計算預期的年度發電量。此陣列應每年為我們產生 18,615 kWh，或是每天 51 kWh 的能源。

步驟 2：測量光電 (PV) 效能

系統安裝完成後，請測量其電氣特性和陣列的實際功率輸出，以確保系統的運作符合設計。

PV 陣列的效能取決於其電流 - 電壓 (IV) 曲線。變頻器不僅可將 DC 轉換為 AC，還能擷取電流和電壓以最大化其功率輸出 (功率等於電壓乘以電流)，因為在此情況下，串列產生的功率最大。短路電流 (Isc) 是來自單電池的最大電流，因為沒有電壓差異，所以不會產生功率：正極和負極電線相接。開路電壓 (Voc) 是來自單電池的最大電壓：因為電路為開路，所以不會產生功率。模組產生最大功率的點，稱為最大功率點 (mpp)。

^{PV 模組的電流電壓 (IV) 曲線}

若要知道陣列是否按照設計運作，則必須知道模組規格表中列出的 Voc 和 Isc。在安裝前和安裝後，請測量 Voc 和 Isc。

Voc 可透過 Fluke 393 FC CAT III 鉤錶測量，以判定正極與負極端子間的電壓。Fluke 393 FC 為 CAT III 1500 V / CAT IV 600V 等級，能夠在太陽能裝置等 CAT III 環境中進行安全可靠的測量。利用 Fluke 64 MAX IR 紅外線測溫儀判定模組溫度，評估溫度對 Voc 的影響 (溫度越低，電壓越高，反之亦然)。393 FC 在測試 Voc 時會提供音訊極性警告。如果反接，匯流箱或其他電路可能會意外串接，造成電壓超過變頻器的最大輸入電壓。

^{Fluke 393 FC 是全球唯一 CAT III 1500 V 等級鉤錶，能夠安全可靠地用於太陽能裝置。}

若要測試 Isc，請中斷所有平行電路，並以安全方式使電路短路。透過萬用電表測量正極與負極端子間的電流。請設定在比預期電流高的檔位。在 Fluke Connect™ 應用程式中記錄 Isc 和 Voc 的值，並儲存這些值以用於趨勢分析和報告

檢查導體的絕緣電阻、模組之間和模組與機架之間的連接，以及您的接地電阻。利用 Fluke 1630-2 FC 接地鉤錶測量接地電阻，確保電阻小於 25 歐姆。

步驟 3：差異診斷

即使安裝正確，PV 系統仍可能無法達到預期的發電量。對於一個模組來說，指定電氣特性非常重要，因為變頻器有最小及最大的輸入電流。低於或高於這個範圍就不會有功率輸出。

情境 1：開路電壓或短路電流高於或低於數據表上的數值

在這種情況下，指您的串列中包含一或多個模組的特性不符規格。開路電壓超出範圍表示您的變頻器可能無法輸出功率。短路電流超出範圍表示此處可能有不相符的模組，這可能會嚴重降低陣列效能，因為串列的電流受限於電流最低的模組。請找出問題模組並加以更換。

^{Fluke 393 FC 可測量電壓、電流、直流功率，並針對 PV 面板上的錯誤極性提供音訊指示。}

情境 2：功率輸出偏低

若您看到功率輸出低於預期，表示可能發生問題。儘管輸出有些許波動是預期中的現象，但若輸出持續小於預期，則表示可能有串列故障、接地故障或屏蔽。

其中一個原因可能是熱點，意指短路電池上電流和熱量的累積，導致效能降低更可能引發火災。Fluke Ti480 PRO 紅外線熱影像儀或 TiS75+ 熱影像儀等熱像儀，能夠快速辨識熱點。

接地故障是另一個問題，因為這些故障較難診斷，而且需要測試每個導體以及將雜散電流接地的設備接地導體 (EGC) 的電壓及電流。EGC 上的電壓和電流代表接地故障。接地故障可能由於導體絕緣層損壞、安裝不當、電線破損和水所造成。而這些故障可能在導體和 EGC 之間形成電氣連接。請找出問題來源，並更換受損的電線或改善狀況。

低功率輸出的其他原因，可能是您所在位置的陰影和羅盤方位 (方位角) 不佳。利用陽光循跡裝置找出任何新的陰影來源，可能的話，請加以移除。儘管可能難以變更陣列的傾斜度和羅盤方位，但您應該知道傾斜度及方位角，以便建立基準作為日後參考。

在大規模 PV 系統中，太陽能系統的電力經變壓器轉換升壓，然後再到配電裝置和中電壓纜線，絕緣電阻下降是此處的常見問題。若為中電壓及高壓纜線，請使用 Fluke 1555 FC 10 kV 絕緣測試儀，其可測試高達 10,000 伏特電壓。

若為配備電池的系統，請使用 Fluke 500 系列電池分析儀，針對預期的電池電壓及荷電狀態，與實際狀況做比較。