[发明专利]一种用于研究积尘对光伏组件性能影响的实验装置及系统

说明书

本发明涉及实验装置的技术领域，公开了一种用于研究积尘对光伏组件性能影响的实验装置，包括封闭的箱体，设置在所述箱体内部的环境模拟装置、灰尘扬散装置、倾角控制装置、输出功率检测装置、摄像头及光伏组件；所述环境模拟装置用于模拟光伏组件所处的环境状况；所述灰尘扬散装置用于模拟光伏组件所受到的灰尘状况；所述摄像头用于监视箱体内部的各个部件的工作状况；所述输出功率检测装置用于检测光伏组件的输出功率；所述倾角控制装置用于调节光伏组件与箱体的底部平面的倾斜角度。还公开了一种用于研究积尘对光伏组件性能影响的实验装置的控制系统及实验方法。本发明能够在任意场合进行测试，不受外界环境的影响，具有通用性、可比性等优点。

技术领域

本发明属于实验装置的技术领域，具体涉及一种用于研究积尘对光伏组件性能影响的实验装置及系统。

背景技术

能源和环境问题已经成为当前全球关注的焦点之一。与传统石化能源相比，太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染等优点，已经成为新能源的主要形式之一。在光伏发电系统研究中，除组件材料及转换效率、功率预测、逆变效率、最大功率点跟踪MPPT、离并网控制、孤岛保护、电能质量管理等关键技术之外，对于长期运行的光伏系统而言，组件积灰及其影响也是一个不容忽视的问题。

大气灰尘在光伏组件上的沉积、附着和固结受到多种因素的影响，如组件倾角、风速风向、灰尘性质、环境湿度等等。

文献《积灰对光伏组件发电性能影响的研究》中测试了针对河北地区某光伏电站风沙对系统输出功率的影响，利用灰尘密度定量评定了光伏方阵表面积灰量的变化情况，从而反映出光伏表面积灰导致的输出功率降低；文献《灰尘覆盖对光伏组件性能影响的原位实验研究》在西安某地搭建光伏阵列实验平台，对光伏组件的温度、发电功率、太阳辐射强度及环境参数进行实时检测，设计光伏组件表面不同的积灰密度工况，对负载条件下同一时间段内检测的数据进行对比分析，得到积灰密度与光伏组件上层玻璃相对透光率、光伏组件工作温度以及发电功率的耦合关系；文献《积灰对多晶硅光伏组件效率影响的实验研究》在哈密地区开展863项目实验，测试积灰密度与非晶硅组件上盖板透光率以及组件最大功率点功率关系；文献《影响光伏系统高效利用太阳能的因素实验研究》在呼和浩特地区开展了不同安装方式对光伏系统性能影响的研究，对光伏组件固定倾角安装，双轴跟踪，垂直轴跟踪，南北轴跟踪等安装方式下所获得的太阳辐射量进行了模拟计算和实验研究；文献《光伏组件积尘特性及高效除尘方法研究》以杭州市区分布式光伏系统为研究对象，实验测试了积尘情况下的光伏组件输出功率衰减规律，证明了光伏组件定期除尘的必要性，分析了除尘机理、设计了除尘原理机构，并进行了仿真分析和实验验证。以上文献中的实验数据均在外界环境下进行，环境参数可检测但不可控。

发明专利《光伏板灰尘检测装置》、《光伏电池板的清洁度诊断方法及装置》、《一种光反射法检测光伏板清洁度的方法及检测器》、《一种光伏阵列自检测清洁装置》分别提出了不同的应用于实际光伏发电系统的积尘或清洁状况检测方法，涉及到背板温度检测、光照强度检测、发电量检测、光反射法、热红外成像等方法与技术，但未提及关于进行系统性对比实验的方法。

综上，目前存在的缺陷在于：

1.虽然不同研究者对光伏组件的积灰问题，尤其是积灰影响因素、积灰对组件的出力降低作用等进行了大量的实验研究和分析，但是多数实验过程是在同一个地区或户外进行，缺乏对实验过程所有影响参数(组件参数、雨雪、霜露、温度、湿度、光照、风向风速、灰尘成分及组成、支架角度等)的记录或综合分析，因此实验过程不具有可重复性，无法应用于其他光伏系统；

2.不同实验所处的环境和实验系统参数差异较大，造成文献记录的实验数据和结果相差较大，彼此之间缺乏可比性，也难以评价其优劣；

因此，急需一种较为综合的实验装置用于开展积尘对光伏组件性能影响问题的研究。

发明内容