[發(fā)明專利]一種用于研究積塵對光伏組件性能影響的實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710407509.1
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107294495B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋鈺;邵晨;周滬生;劉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H02S50/10
• 分類號: H02S50/10
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31293
• 代理人: 劉朵朵

本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)裝置的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于研究積塵對光伏組件性能影響的實(shí)驗(yàn)裝置，包括封閉的箱體，設(shè)置在所述箱體內(nèi)部的環(huán)境模擬裝置、灰塵揚(yáng)散裝置、傾角控制裝置、輸出功率檢測裝置、攝像頭及光伏組件；所述環(huán)境模擬裝置用于模擬光伏組件所處的環(huán)境狀況；所述灰塵揚(yáng)散裝置用于模擬光伏組件所受到的灰塵狀況；所述攝像頭用于監(jiān)視箱體內(nèi)部的各個(gè)部件的工作狀況；所述輸出功率檢測裝置用于檢測光伏組件的輸出功率；所述傾角控制裝置用于調(diào)節(jié)光伏組件與箱體的底部平面的傾斜角度。還公開了一種用于研究積塵對光伏組件性能影響的實(shí)驗(yàn)裝置的控制系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方法。本發(fā)明能夠在任意場合進(jìn)行測試，不受外界環(huán)境的影響，具有通用性、可比性等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于實(shí)驗(yàn)裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于研究積塵對光伏組件性能影響的實(shí)驗(yàn)裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)前全球關(guān)注的焦點(diǎn)之一。與傳統(tǒng)石化能源相比，太陽能具有取之不盡、用之不竭、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為新能源的主要形式之一。在光伏發(fā)電系統(tǒng)研究中，除組件材料及轉(zhuǎn)換效率、功率預(yù)測、逆變效率、最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT、離并網(wǎng)控制、孤島保護(hù)、電能質(zhì)量管理等關(guān)鍵技術(shù)之外，對于長期運(yùn)行的光伏系統(tǒng)而言，組件積灰及其影響也是一個(gè)不容忽視的問題。

大氣灰塵在光伏組件上的沉積、附著和固結(jié)受到多種因素的影響，如組件傾角、風(fēng)速風(fēng)向、灰塵性質(zhì)、環(huán)境濕度等等。

文獻(xiàn)《積灰對光伏組件發(fā)電性能影響的研究》中測試了針對河北地區(qū)某光伏電站風(fēng)沙對系統(tǒng)輸出功率的影響，利用灰塵密度定量評定了光伏方陣表面積灰量的變化情況，從而反映出光伏表面積灰導(dǎo)致的輸出功率降低；文獻(xiàn)《灰塵覆蓋對光伏組件性能影響的原位實(shí)驗(yàn)研究》在西安某地搭建光伏陣列實(shí)驗(yàn)平臺，對光伏組件的溫度、發(fā)電功率、太陽輻射強(qiáng)度及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，設(shè)計(jì)光伏組件表面不同的積灰密度工況，對負(fù)載條件下同一時(shí)間段內(nèi)檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，得到積灰密度與光伏組件上層玻璃相對透光率、光伏組件工作溫度以及發(fā)電功率的耦合關(guān)系；文獻(xiàn)《積灰對多晶硅光伏組件效率影響的實(shí)驗(yàn)研究》在哈密地區(qū)開展863項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，測試積灰密度與非晶硅組件上蓋板透光率以及組件最大功率點(diǎn)功率關(guān)系；文獻(xiàn)《影響光伏系統(tǒng)高效利用太陽能的因素實(shí)驗(yàn)研究》在呼和浩特地區(qū)開展了不同安裝方式對光伏系統(tǒng)性能影響的研究，對光伏組件固定傾角安裝，雙軸跟蹤，垂直軸跟蹤，南北軸跟蹤等安裝方式下所獲得的太陽輻射量進(jìn)行了模擬計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究；文獻(xiàn)《光伏組件積塵特性及高效除塵方法研究》以杭州市區(qū)分布式光伏系統(tǒng)為研究對象，實(shí)驗(yàn)測試了積塵情況下的光伏組件輸出功率衰減規(guī)律，證明了光伏組件定期除塵的必要性，分析了除塵機(jī)理、設(shè)計(jì)了除塵原理機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以上文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在外界環(huán)境下進(jìn)行，環(huán)境參數(shù)可檢測但不可控。

發(fā)明專利《光伏板灰塵檢測裝置》、《光伏電池板的清潔度診斷方法及裝置》、《一種光反射法檢測光伏板清潔度的方法及檢測器》、《一種光伏陣列自檢測清潔裝置》分別提出了不同的應(yīng)用于實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)的積塵或清潔狀況檢測方法，涉及到背板溫度檢測、光照強(qiáng)度檢測、發(fā)電量檢測、光反射法、熱紅外成像等方法與技術(shù)，但未提及關(guān)于進(jìn)行系統(tǒng)性對比實(shí)驗(yàn)的方法。

綜上，目前存在的缺陷在于：

1.雖然不同研究者對光伏組件的積灰問題，尤其是積灰影響因素、積灰對組件的出力降低作用等進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究和分析，但是多數(shù)實(shí)驗(yàn)過程是在同一個(gè)地區(qū)或戶外進(jìn)行，缺乏對實(shí)驗(yàn)過程所有影響參數(shù)(組件參數(shù)、雨雪、霜露、溫度、濕度、光照、風(fēng)向風(fēng)速、灰塵成分及組成、支架角度等)的記錄或綜合分析，因此實(shí)驗(yàn)過程不具有可重復(fù)性，無法應(yīng)用于其他光伏系統(tǒng)；

2.不同實(shí)驗(yàn)所處的環(huán)境和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)參數(shù)差異較大，造成文獻(xiàn)記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果相差較大，彼此之間缺乏可比性，也難以評價(jià)其優(yōu)劣；

因此，急需一種較為綜合的實(shí)驗(yàn)裝置用于開展積塵對光伏組件性能影響問題的研究。

發(fā)明內(nèi)容