Photovoltaic Module Energy Yield Measurements: ... 5 INTERNATIONAL ENERGY AGENCY PHOTOVOLTAIC POWER

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    Photovoltaic Module Energy Yield  Measurements: Existing Approaches  and Best Practice 

       

     

     

     

    Report IEA‐PVPS T13‐11:2018 

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    INTERNATIONAL ENERGY AGENCY  PHOTOVOLTAIC POWER SYSTEMS PROGRAMME 

     

     

     

    Photovoltaic Module Energy Yield Measurements:   Existing Approaches and Best Practice 

     

    IEA PVPS Task 13, Subtask 3  Report IEA‐PVPS T13‐11:2018 

    May 2018 

     

    ISBN 978‐3‐906042‐52‐7 

     

     

    Primary authors:   

    Gabi Friesen  University of Applied Sciences and Arts of Southern Switzerland (SUPSI), 

    PVLab, Canobbio‐Lugano, Switzerland   

    Werner Herrmann  TÜV Rheinland, Köln, Germany 

      Giorgio Belluardo 

    European Academy (EURAC), Bolzano, Italy   

    Bert Herteleer  Ekistica, Alice Springs, Australia, formerly at KU Leuven, Gent, Belgium 

         

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    Contributing authors:   

    Jürgen Sutterlütti  Gantner Instruments GmbH, Schruns, Austria 

      Anton Driesse 

    PV Performance Labs, Freiburg, Germany   

    Keith Emery  National Renewable Energy Laboratory (NREL), Colorado, USA 

      Markus Schweiger 

    TÜV Rheinland, Köln, Germany   

       

     

     

       

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    Table of Contents  Foreword ............................................................................................................................................ 9 

    Acknowledgements .......................................................................................................................... 10 

    List of abbreviations ......................................................................................................................... 11 

    Executive Summary .......................................................................................................................... 13 

    1  Introduction ............................................................................................................................. 17 

    2  Background Information .......................................................................................................... 18 

    2.1  Scope of Testing ................................................................................................................ 18 

    2.2  Energy Yield versus Energy Rating .................................................................................... 19 

    3  International Survey on Measurement Practices .................................................................... 20 

    4  Test Environment and Hardware Requirements ..................................................................... 22 

    4.1  Mounting Structure & Surroundings ................................................................................ 22 

    4.1.1  Mounting rack layout ............................................................................................... 23 

    4.1.2  PV module installation ............................................................................................. 24 

    4.1.3  PV module shading ................................................................................................... 24 

    4.1.4  Albedo ...................................................................................................................... 26 

    4.1.5  Sensor positioning .................................................................................................... 26  4.2  Current and Voltage Measurements ................................................................................ 27 

    4.2.1  Hardware solutions .................................................................................................. 27 

    4.2.2  Hardware characteristics and configuration ............................................................ 30 

    4.2.3  Recommendations ................................................................................................... 35  4.3  Measurement of Environmental Parameters ................................................................... 37 

    4.3.1  In‐plane irradiance ................................................................................................... 37 

    4.3.2  Module temperature ................................................................................................ 42 

    4.3.3  Meteorological data ................................................................................................. 45 

    4.3.4  Spectral irradiance ................................................................................................... 46  5  Data Quality Control and Maintenance Practice ..................................................................... 50 

    5.1  Quality Markers ................................................................................................................ 50 

    5.2  Maintenance ..................................................................................................................... 50 

    6  Characterization of Test Modules ............................................................................................ 52 

    6.1  Module Selection/Sampling .............................................................................................. 52 

    6.2  Pre‐testing and Control Measurements ........................................................................... 53 

     

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    7  Data Analysis and Reporting .................................................................................................... 55 

    7.1  Module Energy Yield Benchmarking ................................................................................. 55 

    7.1.1  Energy yield assessment ........................................................................................... 55 

    7.1.2  Impact of STC power ................................................................................................ 57 

    7.1.3  Impact of temperature, irradiance, angle of incidence and spectrum .................... 59 

    7.1.4  Calculation of derate factors .................................................................................... 65  7.2  Comparison of Module Data from Different Climates ...................................................... 66 

    7.3  Module Performance Loss Rates (PLR) ............................................................................. 71 

    7.3.1  Methodologies ........................................................................................................ 71 

    7.3.2  Performance metrics ................................................................................................ 72 

    7.3.3  Filtering and correction techniques ...................................................................... 73 

    7.3.4  Statistical techniques .............................................................................................. 75  8  Measurement Uncertainty Analysis ......................................................................................... 79 

    8.1  Introduction ...................................................................................................................... 79 

    8.2  Methodologies for Uncertainty Analysis .......................................................................... 80 

    8.3  Single Uncertainty Contributions ...................................................................................... 80 

    8.3.1  Uncertainty in STC power UPstc ................................................................................. 80 

    8.3.2  Uncertainty in irradiance UG and irradiation UH ....................................................... 81 

    8.3.3  Uncertainty in power UPmax ...................................................................................... 81 

    8.3.4  Uncertainty in key performance indicators UE, UYa and UMPR ................................... 82  8.4  Relative Uncertainties ....................................................................................................... 84 

    9  Summary and Conclusions ....................................................................................................... 85 

    Annex 1: Empty Questionnaire ........................................................................................................ 98 

    Annex 2: Test Facility Sheets ............................................................................................................ 99 

     

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