Lowering uncertainty on outdoor characterization of PV modules and calibration of PV reference devices

Carrillo Salinas, José Manuel (2017). Lowering uncertainty on outdoor characterization of PV modules and calibration of PV reference devices. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.52331.

Description

Title: Lowering uncertainty on outdoor characterization of PV modules and calibration of PV reference devices
Author/s:
  • Carrillo Salinas, José Manuel
Contributor/s:
  • Martínez Moreno, Francisco
  • Lorenzo Pigueiras, Eduardo
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. y Sistemas de Telecomunicación (UPM)
Department: Ingeniería Telemática y Electrónica
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Los módulos y generadores fotovoltaicos se caracterizan midiendo su respuesta eléctrica en las llamadas Condiciones Estándar de Medida (CEM). Para ello, cuando se trata de módulos hay dos caminos bien diferenciados: la medida en simulador solar (capaces de imponer dichas condiciones) y la medida a sol real. En este último caso, hay que medir en condiciones ambientales de irradiancia y temperatura de célula y extrapolar los resultados. Esta tesis se centra en la medida a sol real, buscando minimizar la incertidumbre. Para ello, y apoyándose en una amplia componente experimental llevada a cabo entre los años 2013 y 2017 tanto en el laboratorio exterior del GS-IES-UPM como en centrales fotovoltaicas comerciales, se proponen aquí los procedimientos siguientes: - Reducir la incertidumbre en la calibración de la célula de referencia, combinando diferentes calibraciones independientes. El resultado final es una desviación estándar de 0,67%, siendo un 1,33% inferior a la que figura en el certificado de calibración original. - Utilizar una “Caja Solar” aislada térmicamente para la medida de módulos patrones y para la calibración de módulos de referencia en laboratorio. Las incertidumbres a las que se ha llegado (desviación estándar de 0,935% en la potencia en CEM de los módulos, y de 0,93% en la irradiancia medida por los módulos de referencia) son del mismo orden que las de los mejores simuladores solares. - Medir módulos fotovoltaicos manteniéndolos en la misma ubicación en la que trabajan (sin necesidad de desmontarlos de las estructuras de soporte), midiendo las condiciones de operación con un módulo de referencia razonablemente cercano (distancia inferior a 25 m) y corrigiendo la diferencia de temperatura existente entre el módulo de referencia y el módulo a ensayar. Con este procedimiento se ha llegado a una incertidumbre en la potencia en CEM de 1,94%, la cual es suficientemente buena para los controles de calidad realizados en el suministro de módulos fotovoltaicos. ----------ABSTRACT---------- PV modules and arrays are characterized by measuring their electrical response in the so-called Standard Test Conditions (STC). When it comes to PV modules there are two well differenciated ways: the measurement in solar simulators (able to impose such conditions) and the measurement at real sun. In the latter case, it is necessary to measure the environmental conditions of irradiance and cell temperature and to extrapolate the results. This thesis focuses on the measurement at real sun, looking for minimize the uncertainty. To do this, and based on a large experimental component carried out between the years 2013 and 2017 both in the outdoor laboratory of GS-IES-UPM and in commercial PV plants, the following procedures are proposed: - Reduce the uncertainty on the calibration of the reference cell, combining different independent calibrations. The final result is a standard deviation of 0.67%, being 1.33% lower than the provided in the original calibration certificate. - Use a “Solar Box”, a thermally isolated device for the characterization of PV modules and for the calibration of PV reference modules in the outdoor laboratory. The uncertainties which have been reached (standard deviation of 0.935% on the STC power of the PV modules and 0.93% on the irradiance signal of the PV reference modules) are of the same order as those of the best solar simulators. - Measure PV modules by keeping them in the same location in which they work (without disassembling them from the supporting structures), measuring the operating conditions with a reasonably close reference module (distance lower than 25 m) and correcting the temperature difference between the reference and the tested modules. With this procedure, the uncertainty reached on the STC power has been 1.94%, which is good enough to contractual power controls of PV modules supply.

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Item ID: 52331
DC Identifier: http://oa.upm.es/52331/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:52331
DOI: 10.20868/UPM.thesis.52331
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 24 Sep 2018 06:44
Last Modified: 24 Mar 2019 23:30
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