T/CPIA 0118-2025 轻质晶体硅光伏组件机械载荷测试方法

　　团 体 标 准

　　T/CP IA 0118—2025

　　轻质晶体硅光伏组件机械载荷测试方法

　　Mechanical load testing method for l ightweight crystalline s ilicon

　　photovoltaic modules

　　2025 - 06 - 10 发布 2025 - 06 - 15 实施

　　中国光伏行业协会 发 布

　　目 次

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国光伏行业协会标准化技术委员会提出并归口。

　　本文件起草单位：一道新能源科技股份有限公司、浙江巨合新能源有限公司、中国电子技术标准化研究院、一道新能源科技(忻州)有限公司、英利能源发展有限公司、南德检测认证(中国)有限公司上海分公司、上迈(镇江)新能源科技有限公司、合肥晶澳太阳能科技有限公司、通威太阳能有限公司、国家太阳能光伏产品质量检验检测中心、苏州科技大学、江苏日托光伏科技股份有限公司、无锡百士齐光伏科技有限公司。

　　本文件主要起草人：周静、介雷、刘培培、庄天奇、胥星星、姚川朋、崔玉慧、麻超、严昀哲、王伟力、赵严龙、 申海平、朱冰洁、朱爱敏、李旭智、冒巍巍。

　　轻质晶体硅光伏组件机械载荷测试方法

　　1 范围

　　本文件规定了轻质晶体硅光伏组件(以下简称为轻质晶硅组件)机械载荷测试方法，包含方法原理、固定方式、载荷要求、试验方法和报告。

　　本文件适用于分布式无框或有框轻质晶硅光伏组件的机械载荷测试，其他光伏组件可参考使用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 2297 太阳光伏能源系统术语

　　GB 50009 建筑结构荷载规范

　　IEC 61215-1:2021 地面用光伏组件 设计鉴定和定型 第1部分： 测试要求(Terrestrial photovoltaic (PV) modules. Design qualification and type approval. Part 1:Test requirements) IEC 61215-2:2021 地面用光伏组件 设计鉴定和定型 第2部分： 测试程序(Terrestrial photovoltaic (PV) modules—Design qualification and type approval - Part 2: Test procedures)

　　IEC TS 62782:2016 光伏组件 动态机械载荷试验(Photovoltaic (PV) modules—Cyclic (dynamic) mechanical load testing)

　　IEC 62938 :2020 光伏组件 非均匀雪载荷试验(Photovoltaic (PV) modules. Non-uniform snow load testing)

　　3 术语和定义

　　GB/T 2297界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　轻质晶硅组件 lightweight photovoltaic modules

　　单位重量不大于7 kg/m2 的晶体硅光伏组件。

　　4 方法原理

　　模拟轻质晶硅组件户外固定方式，经静态机械载荷测试确定轻质晶硅组件耐受最小静态载荷的能力;经循环(动态)机械载荷试验确定轻质晶硅组件在强风作用下，承受正、反方向的交变压力的能力;经非均匀雪载试验确认在非均匀雪荷载作用下，倾斜框架轻质晶硅组件直接承载能力。载荷试验适用轻质晶硅组件的类型见表 1。

　　表 1 载荷试验适用轻质晶硅组件类型

　　5 安装

　　5.1 概述

　　采用与轻质晶硅组件在户外的安装方式对应的实验室固定方式。

　　5.2 无边框轻质晶硅组件固定方式

　　5.2.1 安装方式

　　测试工装长度与轻质晶硅组件短边平行，安装示意图见图 1。

　　图1 安装示意图

　　5.2.2 安装要求

　　安装要求如下：

　　a) 工装间距、工装粘贴宽度及安装方向应按制造商的安装指导文件的规定执行;

　　b) 粘贴材料、粘贴养护时间应按制造商的安装指导文件的规定执行;

　　c) 轻质晶硅组件尺寸、彩钢瓦间距及建议，可参考表附录 A 中表 A.1、表 A.2。

　　5.3 有边框轻质晶硅组件固定方式

　　模拟有边框轻质晶硅组件在支架等安装面安装，使用螺栓、压块等紧固件将轻质晶硅组件安装于一坚固支架上。若安装方式有不同可能性，则应分开评估，并选取情况最差的一种，一般其固定点间距离最大。螺栓安装方式见附录A中图A.1。压块安装方式见附录A中图A.2。压块尺寸和厚度、螺栓尺寸参考安装指导文件。

　　6 试验方法

　　6.1 静态机械载荷试验

　　6.1.1 测试目的

　　本测试的目的为验证轻质晶硅组件承受最小静态载荷的能力。

　　注：通过破坏性测试(如极限载荷测试)确定最大可能测试载荷的内容不在本文件范围内。

　　静态机械载荷试验用于验证最低测试载荷，制造商的设计载荷按公式(1)计算。

　　P设计=P测试/ γm ............................................................................... (1)

　　式中：

　　P设计 ——制造商设计载荷，单位为帕斯卡(Pa);

　　P测试 ——测试载荷，单位为帕斯卡(Pa);

　　γm ——安全系数， ≥1.5。

　　根据附录B全国风力载荷统计，本文要求最低设计载荷为800Pa，对应最低测试载荷为1200 Pa。

　　制造商可为正向(向下)和负向(向上)载荷指定更高的设计载荷值，也可针对特定应用场景采用更高的安全系数γm。设计载荷值和γm需在制造商文件中按每种安装方式明确说明。

　　示例：某制造商指定以下设计载荷：正向 3600 Pa，负向 2400 Pa，安全系数 γm=1.5。测试序列将包含3个循环，分别施加5400Pa正向载荷和3600Pa负向载荷。

　　注：本测试不涵盖不均匀雪载荷试验，相关内容可参考6.3。

　　6.1.2 程序

　　轻质晶硅组件按照有框、无框安装后，按照IEC61215-2:2021-MQT16执行测试。

　　6.2 循环(动态)机械载荷试验

　　6.2.1 测试目的

　　确定轻质晶硅组件在强风作用下，承受正、反方向的交变压力的能力。

　　6.2.2 测试设备

　　测试设备应符合IEC TS 62782:2016中第四章节要求。

　　6.2.3 程序

　　试验程序如下：

　　a) 将轻质晶硅组件与电气连续性监测装置连接，保证试验期间轻质晶硅组件内部电路的电气连续性可被持续监测。

　　b) 无框轻质晶硅组件按照 5.2 安装固定。有边框轻质晶硅组件按照 5.3 安装固定。如果有不同的安装方式，每种安装方式都需要单独评估。对于所有的安装方式，轻质晶硅组件均以固定点间距最坏情况 (通常为最大间距)进行安装。

　　c) 将轻质晶硅组件温度设置为指定值。在动态机械载荷试验期间监测轻质晶硅组件的温度，并保持轻质晶硅组件在设定值士 2℃以内。

　　d) 施加动态机械载荷，循环 1000 次，最大压强为±1000 Pa(公差为±100 Pa), 每分钟 3 次～7次循环 (一次正向加载和一次反向加载为一个循环)。

　　注：循环次数和最大压强可由供需双方根据特殊需求协商确定。

　　e) 试验过程中监测轻质晶硅组件内部电路的电气连续性。

　　电气连续性测量仅需要很小的电流 (Isc 的 1%已经足够)。但在某些情况下需要采用更大的电流(甚至 STC 最大功率电流)进行测试，此种情况应记录在测试报告中。该测试可能会在电池或互连条的破损处产生电弧而结束。

　　动态机械载荷试验通常是室温下在实验室中进行，也可在较高温度下进行试验以模拟夏季的运行环境。

　　如需进行高温环境测试，则按照以下试验程序进行：

　　——重复常规试验程序 6.2.3a)、b)。

　　——将轻质晶硅组件置于标准测试条件，施加工作电流并监控轻质晶硅组件温度上升情况，轻质晶硅组件升温至指定温度，在动态机械载荷试验期间监测轻质晶硅组件的温度，并保持轻质晶硅组件温度在指定值±2℃。

　　——重复常规试验程序 6.2.3d)、e)。

　　轻质晶硅组件在动态机械载荷试验过程中的温度应记录在测试报告中。

　　6.3 非均匀雪载荷试验

　　非均匀雪载荷试验应按 IEC 62938:2020的规定进行。

　　非均匀雪载荷试验序列如图2所示，试验流程图如图3所示。

　　图 2 非均匀雪载荷试验序列注：图2所示测试编号对应 IEC 61215-2：2021中的测试

　　图 3 雪载荷试验流程

　　当施加新载荷时发生失效，则应记录失效前的载荷值作为失效极限值。

　　本试验序列应至少在5块轻质晶硅组件上实施。

　　7 报告

　　报告应包含以下内容：

　　a) 标题;

　　b) 检测实验室的名称和地址以及试验地点;

　　c) 报告及其每一页的唯一标识;

　　d) 被测轻质晶硅组件的描述和标识;

　　e) 被测轻质晶硅组件的特征和条件;

　　f) 被测轻质晶硅组件的接收日期和测试日期(适当时);

　　g) 测试方法标识，包括施加均匀载荷的设备的描述;

　　h) 试验方法的任何偏离、增补或删减， 以及某特定试验的相关信息，如所采用的安装系统以及试验时的环境条件、轻质晶硅组件温度和电流;

　　i) 测量结果、检查结果以及推论(适当时应附上表格、曲线图、示意图和照片),包括每次试验后的最大功率损失、每次试验前后观测到的破损电池数量以及其他重要变化;

　　j) 经动态机械载荷试验序列所述的后续测试后，发现下列情况之一时应注明：

　　1) 试验过程中电流中断 (这种中断可能是间歇性的，并且与负载循环同相。在这种情况下，

　　测试报告应注明电流在哪个循环开始中断， 以及在该循环的哪部分发生电流中断);

　　2) IEC 61215-1:2016 中第 8 章规定的主要外观缺陷;

　　3) 在 500V 或者最大系统电压下(取较大值)进行绝缘试验，测得的绝缘电阻值与轻质晶硅 组件面积的乘积低于 40 M Ω ·m² ;IEC 61215-1:2016 中第 8 章规定的主要外观缺陷;

　　k) 在 500V 或者最大系统电压下(取较大值)进行湿漏电流试验，测得的绝缘电阻值与轻质晶硅组件面积的乘积低于40 M Ω ·m² , 如果进行不均匀雪载荷需记录：

　　1) 每阶段载荷试验的时间(各载荷的间隔);

　　2) 每个样品失效时间点的施加载荷，单位：帕斯卡(Pa);

　　3) 进行试验的角度， 以及根据条款 A.2 中确定的角度/载荷组合;

　　4) 最终载荷值;

　　l) 测试结果的测量不确定度;

　　m) 对报告内容负责人员的签名和职务或等效标识，出具日期;

　　n) 测试结果仅与被测样品有关的说明 (相关时);

　　o) 声明：未经实验室的书面许可，证书或报告不应部分复制，只能整体复制。

　　附 录 A

　　(资料性)

　　轻质晶硅组件安装方式

　　A.1 无边框轻质晶硅组件

　　工装间距及工装粘贴宽度参考表如表A.1、表A.2所示。

　　表 A.1 工装间距表

　　表 A.2 工装粘贴宽度表

　　A.2 有边框轻质晶硅组件

　　有边框轻质组件固定方式螺栓安装方式如图A.1所示，压块安装方式如图A.2所示。

　　图 A.1 螺栓安装示意图

　　图 A.2 压块安装示意图

　　附 录 B

　　(资料性)

　　全国风力载荷统计

　　B.1 最低设计荷载

　　全国基本风压分布数据参考GB 50009，使用minitab进行数据分析，如图B.1所示。全国各省份50年内风载，共计589个数据，其中国内<800Pa的地域为546个，占比92.7%，本文件将最低设计荷载设置为800Pa，最低试验荷载设置为为1200Pa，符合国内实际安装场景需求。

　　图 B.1 全国各省份 50 年风压分布示意图