【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种光伏组件健康寿命评估模型，特别涉及一种光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，属于光伏组件健康评估。
技术介绍
1、光伏组件是组成光伏发电系统的核心部分,它的可靠性直接影响光伏系统性能和光伏电站发电效率，如何保证组件能够长期、安全并在一定功率水平上发电，一直是光伏行业关注的焦点。光伏组件有每年功率衰减不超过1％、25年内功率衰减率小于等于20％的质量保证。然而，在使用周期内，户外实际运行的不同光伏组件的功率衰减情况可能存在着巨大的差异。25年组件功率衰减20％的质量保证根本无法达到，甚至有的在运行第一年就已经衰减严重或已达到承诺底线。因此，探究光伏组件失效原因、完善光伏组件测试方法与标准、研发光伏组件复合体老化方法极为重要。
2、目前晶体硅光伏组件测试主要采用iec标准，标准规定的试验条件能较好地发现组件使用期内可能出现的损伤与破坏,但却无法准确评价组件户外25年使用期内因自然老化引起的功率衰减情况。光伏组件测试方法/标准的不完善，特别是能够短期内经济、有效、准确地评价组件户外自然环境条件下25年功率衰减情况的复合体老化测试方法的缺乏，严重制约了光伏行业的健康与可持续发展，不但影响开发商、金融保险机构对光伏电站的投资信心，引发市场恶性竞争，造成劣币驱逐良币的不良行业环境，而且制约了光伏原材料的研发进程，阻碍了光伏组件研发过程的技术创新。
3、光伏组件复合体老化试验即指模拟并强化自然户外气候对光伏组件破坏作用的实验室试验。光伏组件复合体老化等效模型是光伏组件户外自然老化与实验室人工复合体老化的
4、现有技术的光伏组件老化与健康评估方法需要解决的问题和本申请关键技术难点包括：
5、(1)当前户外运行的不同光伏组件的功率衰减情况存在巨大的差异，25年组件功率衰减20％的质量保证根本无法达到，甚至有的在运行第一年就已经衰减严重，现有技术缺少针对性的光伏组件失效原因、完善光伏组件测试方法与标准、研发光伏组件复合体老化的方法，目前晶体硅光伏组件测试采用iec标准，无法准确评价组件户外25年使用期内因自然老化引起的功率衰减情况，光伏组件测试方法/标准的不完善，特别是短期内经济、有效、准确地评价组件户外自然环境条件下25年功率衰减情况的复合体老化测试方法的缺乏，严重制约了光伏行业的健康与可持续发展，缺少光伏发电组件失效老化的有效模拟模型，无法准确预测光伏发电组件的健康和进行寿命评估，光伏发电组件和安全和寿命存在巨大的不确定性，不但影响开发商、金融保险机构对光伏电站的投资信心，引发市场恶性竞争，造成劣币驱逐良币的不良行业环境，而且制约了光伏原材料的研发进程，阻碍了光伏新能源产业的发展。
6、(2)现有技术缺少对光伏组件失效模式的失效机理的解析，没有建立基于复合体老化的光伏组件寿命预测支撑因子,无法建立导致户外运行光伏组件失效的自然载荷、温度、湿度和光照辐射四种环境影响因素模型，没有解析晶体硅光伏组件玻璃破碎、eva胶膜老化、热斑、电池片隐裂和闪电纹、pid效应及背板开裂粉化失效模式的失效机理,缺少导致光伏组件失效的四种主要环境影响因素模型，无法采用有限元分析法对晶体硅光伏组件可靠性和耐久性测试标准进行改进,无法构建晶体硅光伏组件在多环境影响因素作用下基于复合体老化的寿命预测方法，无法获取光伏发电组件各种应力水平下的寿命与可靠性。
7、(3)现有技术缺少光伏组件复合体老化因子与复合体老化评估方法，没有采用加大环境因素作用的方法下建立光伏组件的复合体老化方程，无法建立特征量与环境影响因素的关系，缺少对复合体老化模型的分析,不能运用回归方程对光伏组件的复合体老化数据进行拟合,无法通过可决系数检验法进行老化轨迹优选；现有技术缺少基于复合体老化方程的光伏组件健康计算推断方法，无法反映复合体老化模型中某一环境影响因素效果，无法将各环境影响因素的模型数据进行折算，无法刻画出组件老化特征与环境因素之间的关系；现有技术缺少光伏组件机械应力及热应力分析模型，缺少热应力内应力的增强作用，没有对iec 61215标准机械载荷试验改进；现有技术缺少光伏组件多环境影响因素作用下基于复合体老化的寿命预测方法,无法优选得出样品复合体老化轨迹模型并计算其伪失效寿命，无法预测光伏组件的实际寿命，光伏组件的可靠性和安全性无法保证，直接影响光伏系统性能和光伏电站发电效率
技术实现思路
1、本申请通过解析晶体硅光伏组件玻璃破碎、eva胶膜老化、热斑、电池片隐裂和闪电纹、pid效应及背板开裂粉化失效模式的失效机理,建立导致光伏组件失效的四种主要环境影响因素模型，同时采用有限元分析法对晶体硅光伏组件可靠性和耐久性测试标准进行改进,构建晶体硅光伏组件在多环境影响因素作用下基于复合体老化的寿命预测方法，完善光伏组件测试方法/标准,实现了短期内经济、有效、准确地评价组件户外自然环境条件下25年功率衰减情况，有助于提高光伏组件的安全性和可靠性，保证光伏组件能够长期、安全并在一定功率水平上发电，促进光伏行业的健康与可持续发展。
2、为实现以上技术效果，本申请所采用的技术方案以下：
3、光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，通过解析晶体硅光伏组件玻璃破碎、eva胶膜老化、热斑、电池片隐裂和闪电纹、pid效应及背板开裂粉化失效模式的失效机理,建立导致光伏组件失效的四种主要环境影响因素模型，同时采用有限元分析法对晶体硅光伏组件可靠性和耐久性测试标准进行改进,构建晶体硅光伏组件在多环境影响因素作用下基于复合体老化的寿命预测方法；
4、1)解析光伏组件失效模式的失效机理，建立基于复合体老化的光伏组件寿命预测支撑因子,同时归纳建立导致户外运行光伏组件失效的自然载荷、温度、湿度和光照辐射四种环境影响因素模型；
5、2)光伏组件复合体老化因子与复合体老化评估，包括：复合体老化因子和复合体老化方程，采用加大环境因素作用的方法下建立光伏组件的复合体老化方程，建立特征量与环境影响因素的关系，通过对复合体老化模型的分析,确定复合体老化方程，运用回归方程对光伏组件的复合体老化数据进行拟合,并通过可决系数检验法进行老化轨迹优选，提高曲线拟合精度；
6、3)基于复合体老化方程的光伏组件健康计算推断：引入复合体老化因子反映复合体老化模型中某一环境影响因素效果，基于复合体老化方程的光伏组件健康计算推断利用它将各环境影响因素的模型数据进行折算，从而刻画出组件老化特征与环境因素之间的关系，在老化方程的建立过程中引入概率计算方法对待估参数进行参数估算；
7、4)光伏组件机械应力及热应力分析模型：分别建立光伏组件受自然载荷有限元模型、光伏组件受热载荷和自然载荷作用应力场分析模型，引入热应力内应力的增强作用，提出iec 61215标准机械载荷试验改进方法；
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【技术保护点】
1.光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，通过解析晶体硅光伏组件玻璃破碎、EVA胶膜老化、热斑、电池片隐裂和闪电纹、PID效应及背板开裂粉化失效模式的失效机理,建立导致光伏组件失效的四种主要环境影响因素模型，同时采用有限元分析法对晶体硅光伏组件可靠性和耐久性测试标准进行改进,构建晶体硅光伏组件在多环境影响因素作用下基于复合体老化的寿命预测方法；
2.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，光伏组件复合体老化因子与复合体老化评估：设t时刻光伏组件老化量x的分布函数为G(x,t)，其对应的概率密度函数是g(x,t)，T是组件老化量超过失效临界值而导致组件老化失效的时间，组件在t时刻的失效概率为：
3.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，复合体老化因子：是反映复合体老化模型中某一环境影响因素效果的量,利用它将各环境影响因素的数据折算,不仅包括不同时刻组件的老化量大小，还包括老化量的测取时间，即数据包括两种信息：老化量和时间，进行数据折算时根据需要折算这两类信息的任意一种；
5.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，基于复合体老化方程的光伏组件健康计算推断：设组件老化量x(t)～N(μ(t),σ2(t))，组件老化为高斯过程，其均值与方差均为时变参数，组件t时刻的失效概率为：
6.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，IEC61215标准机械载荷试验改进方法：
7.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，基于复合体老化的光伏组件健康寿命评估方，基本规则是：
8.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，线性回归模型构建及参数估算：复合体老化轨迹反映预先设定的复合体条件下产品的老化规律或失效过程，非线性老化轨迹通过一定的变换(如对数变换法)转化为线性老化轨迹，采用线性轨迹的回归分析方法；
9.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，选取最优复合体老化轨迹：依据光伏组件的性能老化数据大致绘制出老化量随时间变化的曲线，根据曲线的走势尝试将老化轨迹归结为某几类回归方程，采用可决系数检验法来评价回归方程的拟合精度，表达式为：
10.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，建立复合体老化模型：定量比较光照辐射这一环境影响因素实验室复合体老化和户外天然曝晒的关系，其表达式为：
...【技术特征摘要】
1.光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，通过解析晶体硅光伏组件玻璃破碎、eva胶膜老化、热斑、电池片隐裂和闪电纹、pid效应及背板开裂粉化失效模式的失效机理,建立导致光伏组件失效的四种主要环境影响因素模型，同时采用有限元分析法对晶体硅光伏组件可靠性和耐久性测试标准进行改进,构建晶体硅光伏组件在多环境影响因素作用下基于复合体老化的寿命预测方法；
2.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，光伏组件复合体老化因子与复合体老化评估：设t时刻光伏组件老化量x的分布函数为g(x,t)，其对应的概率密度函数是g(x,t)，t是组件老化量超过失效临界值而导致组件老化失效的时间，组件在t时刻的失效概率为：
3.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，复合体老化因子：是反映复合体老化模型中某一环境影响因素效果的量,利用它将各环境影响因素的数据折算,不仅包括不同时刻组件的老化量大小，还包括老化量的测取时间，即数据包括两种信息：老化量和时间，进行数据折算时根据需要折算这两类信息的任意一种；
4.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估模型，其特征在于，复合体老化方程：反映老化特征量与组件环境影响因素的关系；
5.根据权利要求1所述光伏发电组件失效老化与健康寿命评估...
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