張繼彬光伏會(huì)議演講

張繼彬光伏會(huì)議演講第1頁(yè)/共24頁(yè)論文的主要內(nèi)容SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity一、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的背景及目的二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理介紹三、系統(tǒng)構(gòu)成及各部分介紹四、系統(tǒng)測(cè)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析第2頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity一、背景及目的光伏電池組件的溫度、電流、電壓，以及太陽(yáng)輻照度是影響低倍聚光下硅基太陽(yáng)能電池發(fā)電效率的重要因素，因此開(kāi)發(fā)合適的光伏測(cè)試系統(tǒng)是光伏發(fā)電領(lǐng)域重要的研究方向。光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能分析及可靠?jī)?yōu)化方法的提出，是在大量可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，可靠的數(shù)據(jù)依賴于光伏測(cè)試系統(tǒng)準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)性能參數(shù)采集的同步性及實(shí)時(shí)性是提高所采集數(shù)據(jù)可信性的關(guān)鍵。本系統(tǒng)在此應(yīng)用背景下提出，開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)實(shí)時(shí)同步采集的光伏組件性能參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。第3頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理是基于虛擬儀器的思想，在模塊化的硬件支持下，通過(guò)高效靈活的計(jì)算機(jī)軟件的控制，實(shí)現(xiàn)被測(cè)參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線顯示、數(shù)據(jù)的保存以及歷史數(shù)據(jù)的查看等功能。采用虛擬儀器思想具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：

>簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，縮短開(kāi)發(fā)周期；

>數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及查看非常方便；

>具有圖表化顯示功能，可讀性強(qiáng)；

>硬件參數(shù)的設(shè)置方便簡(jiǎn)單；

……第4頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity三、系統(tǒng)構(gòu)成本系統(tǒng)有四部分構(gòu)成：

1、數(shù)據(jù)采集部分2、溫度測(cè)量部分

3、太陽(yáng)輻照度測(cè)量部分

4、控制電路部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第5頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能：在低倍聚光條件下，測(cè)量硅基太陽(yáng)能電池板的表層溫度、工作電流Iw、工作電壓Uw、短路電流Isc、短路電壓Uov以及太陽(yáng)輻照度的實(shí)時(shí)變化；通過(guò)采集電池組件表層多點(diǎn)溫度，可以驗(yàn)證電池板的散熱性能及輔助分析電池組件的傳熱性能；通過(guò)測(cè)量工作電流和工作電壓，可以尋找電池板功率輸出與溫度、太陽(yáng)輻照度的關(guān)系。第6頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity1、數(shù)據(jù)采集部分實(shí)時(shí)曲線RS232數(shù)據(jù)采集部分的組成Agilent34970A實(shí)時(shí)曲線顯示界面插盒插盒第7頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity1、數(shù)據(jù)采集部分系統(tǒng)使用Agilent34970A儀器作為核心硬件模塊，通過(guò)RS232通信方式與上位機(jī)進(jìn)行通信，在配套軟件控制下，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線的顯示和數(shù)據(jù)的保存功能，另外還可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的通道、被測(cè)參數(shù)類型、采集頻率的設(shè)置；選擇具有22個(gè)通道的插盒，可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱電偶信號(hào)、直交流電壓電流信號(hào)、電阻等參數(shù)的測(cè)量；Agilent34970A為系統(tǒng)參數(shù)采集的核心部件，其數(shù)據(jù)采集精度高、使用靈活、攜帶方便、二次開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，主要的優(yōu)勢(shì)是采集通道多，可實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)數(shù)據(jù)的同時(shí)采集。第8頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity2、溫度測(cè)量部分電池組件表面被測(cè)溫度點(diǎn)分布樣圖（Z1~Z6、F1~F6）冷卻管道測(cè)量溫度的K型熱電偶，一端接在安捷倫儀器，另一端固定在電池板的被測(cè)溫度點(diǎn)處。第9頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity2、溫度測(cè)量部分光伏電池板的發(fā)電效率隨電池板溫度的變化而改變，溫度參數(shù)在聚光光伏系統(tǒng)的性能參數(shù)中占有非常重要的位置，因此溫度采集成為一關(guān)鍵要素。這里采用的是K型熱電偶頭測(cè)量溫度，K型熱電偶線性度好，精度高、靈敏度高，抗氧化性能強(qiáng)，且價(jià)格便宜，通過(guò)與Agilent34970A儀器的配合使用，使K型熱電偶的優(yōu)勢(shì)得到了充分的發(fā)揮。在使用過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求將熱電偶頭分布在電池板的不同部位，安裝比較靈活，使用起來(lái)也很方便。第10頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity3、太陽(yáng)輻照度測(cè)量部分這里有兩種方式進(jìn)行太陽(yáng)輻照度的測(cè)量：一是采用帶RS232接口的TES系列光功率計(jì)；二是采用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的CampbellScientific氣象站。氣象站的功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)總輻照度、直射光輻照度、環(huán)境溫度等參數(shù)的測(cè)量，而且測(cè)量精度高，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。為了操作簡(jiǎn)便，可使用TES測(cè)量輻照度，而用氣象站的數(shù)據(jù)作為標(biāo)定值。影響光伏電池最大輸出功率的主要因素是太陽(yáng)輻照度，電池板最大輸出功率基本與一天中太陽(yáng)輻照度變化趨勢(shì)相一致，因此輻照度必須與工作電流Iw、工作電壓Uw等參數(shù)實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量才具有可信性。第11頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity4、控制電路部分這里通過(guò)多個(gè)電阻的切換改變電阻值，來(lái)模擬電池板的負(fù)載變化，進(jìn)而得到一組工作電流和工作電壓數(shù)據(jù)，最后繪制出電池板的I-V曲線。多電阻切換法原理框圖第12頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity4、控制電路部分I-V曲線不僅提供了硅基太陽(yáng)能電池的電性能參數(shù)，也是最大功率點(diǎn)跟蹤的主要依據(jù)，因此工作電流和工作電壓的測(cè)量至關(guān)重要。本文使用的是多電阻切換法來(lái)實(shí)現(xiàn)I-V曲線的測(cè)量，考慮到專用成套設(shè)備的成本較高，電容負(fù)載法和反向偏壓負(fù)載法需要高精度高速度的AD轉(zhuǎn)換器，開(kāi)發(fā)難度也較大，這里選擇了多電阻切換的方法來(lái)進(jìn)行I-V曲線的測(cè)試。第13頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試的低倍聚光實(shí)驗(yàn)平臺(tái)第14頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試被測(cè)電池板構(gòu)造第15頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析低倍聚光狀況下，不通冷卻水時(shí)，電池板正面溫升很快，電池板背面與太陽(yáng)輻射面之間的熱阻較大，而且與空氣有良好的接觸，溫升較小。圖表1無(wú)冷卻水時(shí)電池表層溫度變化趨勢(shì)K型熱電偶頭在電池組件上的分布圖

圖表一分析…第16頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析不通冷卻水時(shí)Isc變化圖

不通冷卻水時(shí)Uov變化圖

第17頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析水流量為16t/h時(shí)，通水后散熱效果明顯，電池組件表層溫度下降，溫度低于60℃，冷卻效果明顯。圖表2冷卻水流量16t/h下電池表層溫度變化趨勢(shì)K型熱電偶頭在電池組件上的分布圖

圖表二分析…第18頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析冷卻水為16t/h時(shí)Isc變化曲線

冷卻水為16t/h時(shí)Uov變化曲線

第19頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析水流量變大后，電池組件正面溫度變得更低，背面溫度也有所降低，但溫度處在波動(dòng)狀態(tài)，電池表面溫度不超過(guò)55℃。圖表3冷卻水流量162t/h下電池表層溫度變化趨勢(shì)K型熱電偶頭在電池組件上的分布圖

圖表三分析…第20頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果分析流量162t/h時(shí)Isc變化曲線流量162t/h時(shí)Uov變化曲線

第21頁(yè)/共24頁(yè)SolarTechnologyResearchCenter,SoutheastUniversity四、系統(tǒng)測(cè)試本系統(tǒng)是在不斷試驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的，并為多次測(cè)試實(shí)驗(yàn)提供了可靠的數(shù)據(jù)，其中包括：

>低倍聚光下硅基太陽(yáng)能電池板的傳熱分析；

>聚光光伏系統(tǒng)冷卻效果的驗(yàn)證；

>低倍聚光下光伏系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)的性能測(cè)試；

>不同型號(hào)硅基太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)的跟蹤測(cè)試等。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)均為東大-中天太陽(yáng)能聯(lián)合研究中心的實(shí)驗(yàn)基地。整個(gè)測(cè)