一種太陽(yáng)能光伏組件的戶外測(cè)試平臺(tái)及發(fā)電性能在線分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能光伏組件的戶外測(cè)試平臺(tái)及發(fā)電性能在線分析方法，屬于太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)于能源的需求日益增加，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后，能源問(wèn)題正成為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的重要問(wèn)題，因此新能源被愈加重視，太陽(yáng)能作為一種綠色可再生資源，在世界能源危機(jī)中扮演著日漸重要的角色。近幾年國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏工業(yè)迅速發(fā)展，各光伏企業(yè)的光伏組件產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，對(duì)光伏組件的可靠性日益提高，同時(shí)為了適應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的要求，對(duì)于所生產(chǎn)的太陽(yáng)能組件在不同環(huán)境下性能準(zhǔn)確而全面的測(cè)量，已成為各光伏企業(yè)生產(chǎn)流程中必不可少的步驟。
[0003]目前國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)的電池片和組件測(cè)試環(huán)境，主要是基于室內(nèi)的太陽(yáng)光模擬器，人為地控制電池片和組件所處的環(huán)境，以此獲得太陽(yáng)能電池片或光伏組件在不同環(huán)境下的IV特性曲線，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)量與繪制，其優(yōu)勢(shì)在于:可以人工控制輻照度、溫度、組件所受應(yīng)力等工作環(huán)境要求，同時(shí)可以模擬各種惡劣的測(cè)試環(huán)境，獲得組件所能適應(yīng)的極限工作環(huán)境。然而其存在明顯的缺陷，室內(nèi)模擬的太陽(yáng)光與實(shí)際光線存在區(qū)別，由于環(huán)境是人為模擬，不能有效反映組件在戶外復(fù)雜工作環(huán)境下的真實(shí)狀態(tài)。因此，建立光伏組件的戶外測(cè)試平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行戶外環(huán)境下的IV特性曲線監(jiān)測(cè)顯得極為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種太陽(yáng)能光伏組件的戶外測(cè)試平臺(tái)及發(fā)電性能在線分析方法，能夠有效反映組件在戶外復(fù)雜工作環(huán)境下的真實(shí)狀態(tài)，并且本發(fā)明的發(fā)電性能在線分析方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩組太陽(yáng)能光伏組件在戶外復(fù)雜工作環(huán)境下的發(fā)電性能的對(duì)比評(píng)估。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明的一種太陽(yáng)能光伏組件的戶外測(cè)試平臺(tái)，包括蓄電池、與蓄電池并聯(lián)用于控制組件對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的充電控制電路板、第三單向開(kāi)關(guān)及與第三單向開(kāi)關(guān)一端相串聯(lián)的第一組太陽(yáng)能光伏組件、第四單向開(kāi)關(guān)及與第四單向開(kāi)關(guān)一端相串聯(lián)的第二組太陽(yáng)能光伏組件、第二單向開(kāi)關(guān)及與第二單向開(kāi)關(guān)一端相串聯(lián)的供組件充電的電容組和第一單向開(kāi)關(guān)及與第一單向開(kāi)關(guān)一端相串聯(lián)的供電容組放電的功率電阻；所述第二單向開(kāi)關(guān)及電容組并聯(lián)在充電控制電路板的兩端；所述第三單向開(kāi)關(guān)及第一組太陽(yáng)能光伏組件并聯(lián)在第二單向開(kāi)關(guān)及電容組的兩端；所述第四單向開(kāi)關(guān)及第二組太陽(yáng)能光伏組件也并聯(lián)在第二單向開(kāi)關(guān)及電容組的兩端；所述第一單向開(kāi)關(guān)及功率電阻并聯(lián)在電容組的兩端；充電控制電路板包括CPU模塊、與CPU模塊相連接的通信模塊、用于測(cè)量當(dāng)前組件共面輻照度的輻照度測(cè)量模塊、設(shè)置在組件背板及空氣中用于測(cè)量組件背板溫度及環(huán)境溫度的第一溫度測(cè)量模塊、用于測(cè)量蓄電池電解液溫度的第二溫度測(cè)量模塊和與CPU模塊相連接的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊及存儲(chǔ)模塊；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)測(cè)試時(shí)間、組件的IV特性曲線數(shù)據(jù)、當(dāng)前組件共面輻照度數(shù)據(jù)、組件背板溫度及環(huán)境溫度數(shù)據(jù)；所述輻照度測(cè)量模塊、第一溫度測(cè)量模塊及第二溫度測(cè)量模塊的輸出端與CPU模塊的輸入端相連接；所述通信模塊與上位機(jī)相連接；CPU模塊通過(guò)控制第一單向開(kāi)關(guān)、第二單向開(kāi)關(guān)、第三單向開(kāi)關(guān)和第四單向開(kāi)關(guān)通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)第一組太陽(yáng)能光伏組件與第二組太陽(yáng)能光伏組件的切換測(cè)量，同時(shí)采集蓄電池的電解液溫度，并根據(jù)所述上位機(jī)發(fā)來(lái)的未來(lái)天氣情況，執(zhí)行相應(yīng)的蓄電池充電策略對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。
[0007]上述蓄電池充電策略如下:(I)將各類天氣劃分為AB⑶四個(gè)等級(jí)；其中，;B:多云轉(zhuǎn)晴，晴轉(zhuǎn)多云；C:多云，多云轉(zhuǎn)陰，小雨，陣雨轉(zhuǎn)陰；D:雷陣雨，陣雨轉(zhuǎn)雷陣雨，大雨；
[0008](2)根據(jù)前一年的氣象站數(shù)據(jù)，和組件背板溫度計(jì)算出各類天氣下的平均輻照度和組件背板的平均溫度；
[0009](3)由各類天氣下的平均輻照度和組件背板溫度，估算出每個(gè)組件在各類天氣下的發(fā)電量；然后根據(jù)所述上位機(jī)發(fā)送的未來(lái)一周天氣情況，可計(jì)算出未來(lái)一周組件對(duì)蓄電池的可充容量N ;
[0010](4)通過(guò)測(cè)量所述蓄電池的開(kāi)路電壓，估算出蓄電池的剩余容量，定義蓄電池的總?cè)萘颗c當(dāng)前容量之差為M ;
[0011](5)根據(jù)不同的N和M值執(zhí)行不同的蓄電池充電策略，步驟如下:1.若N〈M,控制當(dāng)前組件工作在最大輸出功率點(diǎn)處，輸出最大功率；蓄電池以電流I =0.1C恒流充電，同步采集電解液的溫度T，若T>40°C則停止充電，否則繼續(xù)；
[0012]2.若 M〈N〈2M, a.90Ah>M> = 60Ah
[0013]1.皿在7(^11和9(^11之間，蓄電池以恒定電流1 = 0.08C充電;
[0014]2.]\1在6(^和70Ah之間，蓄電池以額定電壓充電；
[0015]b.60Ah>M> = 30Ah
[0016]1.皿在4(^11和6(^11之間，蓄電池以恒定電流1 = 0.05C充電;
[0017]2.]?在3(^11和40Ah之間，蓄電池以額定電壓充電；
[0018]c.30Ah>M> = 5Ah
[0019]1.皿在25八11和3(^11之間，蓄電池以恒定電流1 =0.05C充電;
[0020]2^在15411和25411之間，蓄電池以恒定電流1 =0.03C充電；
[0021]3^在5八11和15Ah之間，蓄電池以額定電壓充電；
[0022]d.M在OAh和5Ah之間，則蓄電池以浮充電壓進(jìn)行浮充；
[0023]3.若N>2M，則1.蓄電池以恒定電流I = 0.03C充電，使蓄電池容量增加10% M ;
[0024]2.蓄電池以恒定電流I = 0.08C充電，使蓄電池容量增加30% M ;
[0025]3.蓄電池以額定電壓充電，使蓄電池容量增加30% M ;
[0026]4.蓄電池以恒定電流I = 0.03C充電，使蓄電池容量增加20% M ;
[0027]5.蓄電池以浮充電壓進(jìn)行浮充。
[0028]步驟(5)中，第一組太陽(yáng)能光伏組件最大功率的確定方法如下:通過(guò)控制所述第三單向開(kāi)關(guān)和第二單向開(kāi)關(guān)閉合，所述第一單向開(kāi)關(guān)和第四單向開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則所述第一組太陽(yáng)能光伏組件與電容組相連對(duì)電容組充電，充電的同時(shí)采集所述第一組太陽(yáng)能光伏組件的IV特性曲線，根據(jù)該曲線計(jì)算出第一組太陽(yáng)能光伏組件當(dāng)前最大輸出功率；第二組太陽(yáng)能光伏組件最大功率的確定方法如下:通過(guò)控制所述第四單向開(kāi)關(guān)和第二單向開(kāi)關(guān)閉合，所述第一單向開(kāi)關(guān)和第三單向開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則所述第二組太陽(yáng)能光伏組件與電容組相連對(duì)電容組充電，充電的同時(shí)采集所述第二組太陽(yáng)能光伏組件的IV特性曲線，根據(jù)該曲線計(jì)算出第二組太陽(yáng)能光伏組件當(dāng)前最大輸出功率。
[0029]通過(guò)控制所述第一單向開(kāi)關(guān)閉合，第二單向開(kāi)關(guān)、第三單向開(kāi)關(guān)和第四單向開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述電容組通過(guò)功率電阻放電。
[0030]上述CPU模塊采用的是TI公司生產(chǎn)的DSP芯片TMS320F28035。
[0031]上述輻照度測(cè)量模塊采用的是MT Solar公司生產(chǎn)的硅輻照度傳感器。
[0032]上述第一溫度測(cè)量模塊采用的是溫度傳感器，所述溫度傳感器具體采用的是多個(gè)PtlOO鉑熱電阻。
[0033]基于上述的戶外測(cè)試平臺(tái)的組件發(fā)電性能在線分析方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0034](SI)將所述戶外測(cè)試平臺(tái)所測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)，并存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中；所述戶外測(cè)試平臺(tái)每五秒測(cè)一組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)包括采集數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)刻值；兩塊組件的IV特性曲線數(shù)據(jù)，每塊組件的IV特性曲線包含256個(gè)組件工作點(diǎn)的電壓值和電流值；當(dāng)前組件共面輻照儀測(cè)量的輻照值；組件背板的兩個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)的溫度值和環(huán)境的溫度值；組件當(dāng)前的短路電流值、開(kāi)路電壓值、最大功率點(diǎn)處的功率值和電流電壓值；
[0035](S2)將太陽(yáng)能光伏組件的功率單位轉(zhuǎn)換成KWh，所述戶外測(cè)試平臺(tái)每五秒測(cè)一組數(shù)據(jù)，計(jì)算出組件每五秒的發(fā)電量，對(duì)相同時(shí)刻的組件背板溫度和組件共面輻照度進(jìn)行劃分，計(jì)算出兩組件在每個(gè)溫度區(qū)間和輻照區(qū)間上的總發(fā)電量；
[0036](S3)將每天所述戶外測(cè)試平臺(tái)所測(cè)數(shù)據(jù)全部發(fā)送到遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)后，則自動(dòng)生成第一張按溫度劃分的兩組件在各溫度區(qū)間發(fā)電量的柱狀圖，第二張按輻照度劃分的兩組件在各輻照區(qū)間的發(fā)電量柱狀圖，以及兩組件一整天各時(shí)間點(diǎn)發(fā)電量的折線圖；
[0037](S4)當(dāng)所述數(shù)據(jù)庫(kù)存有一個(gè)月的數(shù)據(jù)時(shí)，則自動(dòng)生成當(dāng)月兩組件發(fā)電量的對(duì)比分析圖，并且根據(jù)所測(cè)