[发明专利]一种聚光光伏户外性能测试系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用领域，具体地指一种聚光光伏户外性能测试系统。

背景技术

随着传统能源的不断萎缩，由于太阳能具有绿色环保、分布广、可持续利用等优点。已逐渐成为了各国发展和研究的热点。其中，光伏发电是太阳能应用领域的重要方面。第一、第二代太阳能光伏发电技术，分别使用晶硅电池和薄膜电池进行光电转换，均已得到了应用。由于太阳能电池价格昂贵而发电效率较低等原因，利用光学元件将太阳光汇聚，再使用太阳能电池发电的第三代聚光太阳能发电技术，已成为太阳能发电的未来发展趋势。

将聚光太阳能电池、聚光透镜、二次光学元件等封装成太阳能光伏组件，若干组件再组成阵列安装于太阳跟踪器上，通过太阳跟踪器实时将太阳光汇聚到聚光太阳能电池表面是第三代聚光太阳能发电的方式之一。在第三代聚光太阳能发电技术的研究中，聚光太阳能电池和聚光透镜是该技术的重点研究对象。

聚光太阳能电池是聚光太阳能发电技术的核心器件。精确的测试聚光太阳能电池的伏安特性，可以得到一系列重要的参数，如：开路电压（V_oc）、短路电流（I_sc）、工作电压（V_max）、工作电流（I_max）、最大输出功率（P_max）、填充因子（FF）、转化效率（η_cell）等，特别是在自然光线下测量不同辐照度值的电池伏安特性，能够直观的表征聚光太阳能电池的特性。

聚光透镜也是聚光太阳能发电技术的重要光学器件。其聚光光斑外形、聚光焦距（s）、透镜透过率（η_len）、接收角（α）、光斑能量分布特性等光学参数的测试，尤其是户外自然光条件下的测试，对评价聚光太阳能发电技术中光学系统的优劣和整体系统的设计具有重要指导意义。

在聚光太阳能发电系统运行前，对聚光太阳能发电技术重点研究对象的测试和评价是最终太阳能发电系统能够稳定、高效运行的重要保证。近年来市场上陆续有一些聚光光伏测试装置的出现。根据调查分析，现有聚光光伏测试装置的不足，一方面是，大多数测试装置的光源为太阳能模拟器。由于实际辐照条件受环境温度、空气湿度、大气环境等诸多因素的影响，与自然光线下的辐照度相比有一定偏差，因而不能准确地反应实际条件下的发电性能，且太阳能模拟器的工作和维修成本较高；另一方面是，现有测试装置仅能进行聚光太阳能电池的测试，而对于聚光太阳能发电技术中其他关键器件不能进行有效、实际的测试和评价，其测试具有局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种聚光光伏户外性能测试系统，能够在自然光线下实现聚光太阳能电池和聚光透镜的性能测试，对评价聚光太阳能发电技术中核心元件的优劣和聚光太阳能发电系统的设计具有重要指导意义。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种聚光光伏户外性能测试系统，包括太阳能聚光发电测试平台、高精度太阳能特性测量装置、数据采集装置和上位机；所述太阳能聚光发电测试平台包括太阳能跟踪装置、透镜和电池固定装置、全辐照计、直射辐照计、风速计和参考太阳能电池；所述太阳能跟踪装置包括安装支架，用于在驱动机构的驱动下跟踪太阳、保持与入射太阳光垂直，所述透镜和电池固定装置、全辐照计、直射辐照计、风速计和参考太阳能电池分别设置于安装支架上、随安装支架一起移动；所述透镜和电池固定装置包括一框架体，框架体内设有竖向位置可调的移动平台，移动平台中部设有凹槽，用于安装聚光太阳能电池，凹槽内还设有温度传感器，框架体的顶面设有一对透镜装夹条，用于安装聚光透镜，框架体的顶面还设有位移传感器，用于测量聚光太阳能电池与聚光透镜的间距；

所述太阳能跟踪装置通过通用接口总线与上位机连接，用于在上位机控制下实现安装支架跟踪太阳的动作；所述透镜和电池固定装置上的聚光太阳能电池与高精度太阳能特性测量装置的A通道串联组成测试电路，参考太阳能电池与高精度太阳能特性测量装置的B通道串联组成参考电路，高精度太阳能特性测量装置通过通用接口总线与上位机连接；所述全辐照计、直射辐照计、风速计、温度传感器和位移传感器分别通过通用接口总线与数据采集装置连接，数据采集装置通过通用接口总线与上位机连接。