一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统，包括热特性模拟模块、防冻应对模块，所述热特性模拟模块用于模拟染料敏化太阳能电池在各种条件下的电池性能，并计算合适的工作区间，所述防冻应对模块用于建立基于时间变化与温度变化的防冻机制；所述热特性模拟模块包括数据采集模块、环境模拟模块、温度计算模块，所述数据采集模块包括热电偶数据传递模块、labview软件模块、内部参数获取模块、环境温度获取模块，所述热电偶数据传递模块用于将电池表面的热量变化传递到软件端进行模拟仿真，所述labview软件模块用于提供仿真环境，本发明专利技术，具有稳定性高和综合性考虑的特点。具有稳定性高和综合性考虑的特点。具有稳定性高和综合性考虑的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统


[0001]本专利技术涉及大数据
，具体为一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统。

技术介绍

[0002]每年，太阳向地球辐射的能量都是非常巨大的，而我们维持自身生产生活所需要的能量只占其万分之二左右，因此只要能利用太阳的很小部分能量就能满足我们的工作、生活需要；其次，太阳能十分的清洁，对环境没有产生污染的物质，与前的碳中和理念一致，且太阳能的利用无地域限制，在各种地域条件下都可以通过设备对其进行能量转换，其中将太阳能转换为热能、电能是目前应用最广的方式，如太阳能热水器、太阳能发电设备、太阳能电池等。
[0003]染料敏化太阳能电池作为新型太阳能电池，凭借结构简单、原材料丰富、价格低廉等特点备受关注，而在使用过程中，其工作温度过高或过低都会对转化效率产生影响，尤其是对于北方地区冬季情况下，过低的温度会导致电池内部电解液浓度变高，扩散速度变慢，从而导致电池的性能降低。目前对于染料敏化太阳能电池的研究中，考虑更多的因素仍为光照条件，对于不同的地区，染料敏化太阳能电池的最佳工作温度均有所不同。同时，目前虽然普遍认为应在电池内添加溶液增加其防冻能力，但是添加溶液后仍会导致电解液浓度变高，性能降低，因此需综合考虑添加溶液的量，目前缺少一种考虑低温条件下性能会降低的应对性防冻系统，因此，设计稳定性高和综合性考虑的一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统，包括热特性模拟模块、防冻应对模块，所述热特性模拟模块的输出端与防冻应对模块的输入端电连接；所述热特性模拟模块用于模拟染料敏化太阳能电池在各种条件下的电池性能，并计算合适的工作区间，所述防冻应对模块用于建立基于时间变化与温度变化的防冻机制；
[0006]所述热特性模拟模块包括数据采集模块、环境模拟模块、温度计算模块，所述数据采集模块包括热电偶数据传递模块、labview软件模块、内部参数获取模块、环境温度获取模块，所述热电偶数据传递模块的输出端与labview软件模块的信号输入端电连接，所述内部参数获取模块、环境温度获取模块的传感信号输出端与labview软件模块的信号输入端电连接；所述热电偶数据传递模块用于将电池表面的热量变化传递到软件端进行模拟仿真，所述labview软件模块用于提供仿真环境，所述内部参数获取模块用于获取染料敏化太阳能电池工作途中的内部元器件参数信息，所述环境温度获取模块用于实时获取环境温度；
[0007]所述环境模拟模块包括高功率氙气灯照射模块、风速仪模拟模块、半导体降温单元、最佳温度计算模块，所述高功率氙气灯照射模块、风速仪模拟模块、半导体降温单元的输出端与最佳温度计算模块的输入端电连接；所述高功率氙气灯照射模块用于模拟太阳光照，所述风速仪模拟模块用于模拟并测量当前环境的风速变化，所述半导体降温单元用于对环境温度进行降温，模拟受冻状态下的环境，所述数值计算模块包括最佳工作温度计算模块、电解液配比计算模块，所述最佳工作温度计算模块用于根据模拟结果确定太阳能设备的最佳工作温度，所述电解液配比计算模块用于计算最佳温度下，太阳能电池内电解液的配比结构。
[0008]根据上述技术方案，所述防冻应对模块包括电解液配比调整模块、人工监测模块，所述电解液配比调整模块的输出端与人工监测模块的输入端电连接，所述电解液配比调整模块用于对太阳能电池的电解液配比进行调整，所述人工监测模块用于根据人工观察实现对太阳能设备的监测，所述电解液配比调整模块包括电解液存储设备、单片机控制单元、电机驱动模块、液压泵控制模块，所述电机驱动模块、液压泵控制模块与单片机控制单元的信号输出端电连接，所述单片机控制单元与labview软件模块电连接，所述电解液存储设备用于存储需要加注的电解液，所述单片机驱动单元用于对硬件设备进行信号输出，所述电机驱动模块用于根据单片机的输出信号对电机进行驱动调节，所述液压泵控制模块用于根据单片机的输出信号进行液压泵的控制。
[0009]根据上述技术方案，所述一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统的运行方法包括以下步骤：
[0010]步骤S1：进行太阳能设备的热特性模拟，还原各种温度条件下的工作场景，并进行相应的数据采集；
[0011]步骤S2：根据模拟结果进行数值计算，计算出太阳能电池设备在不同温度下的最佳工作参数；
[0012]步骤S3：根据所得工作参数，建立防冻应对机制，同时加入人工监测模块进行监测。
[0013]根据上述技术方案，所述步骤S1中，太阳能设备的热特性模拟方法包括以下步骤：
[0014]步骤S11：进行数据采集布局，将需要采集数据的设备模块连接至待测位置；
[0015]步骤S12：进行环境模拟，具体为对环境光照、温度与风速的模拟；太阳能设备的工作运行环境与多项参数有关，其中最重要的为光照、温度与风速，为了获得更为准确的数据，决定防冻措施，因此需尽可能还原真实环境。
[0016]根据上述技术方案，所述步骤S11中，数据采集的方法具体包括以下步骤：
[0017]步骤S111：通过热电偶数据传递模块获取工作状态下的太阳能电池内部电解液温度t；热电偶不同于传统温度传感器，热电偶的测温原理基于热电效应，可以直接测量液体温度变化，并将温度变化转换为电压变化，对于太阳能电池内部电解质的测量更精确；
[0018]步骤S112：通过labview软件，对电解液的温度变化进行实时模拟分析；采用labview软件对热电偶采集的温度变化尽心分析，可以准确显示短时间内电解液的温度变化与发电功率的关系，数据更准确；
[0019]步骤S113：获取太阳能设备内部运行数据，确定其工作状态；
[0020]步骤S114：根据环境温度获取模块，获取当前模拟环境下的温度T0。
[0021]根据上述技术方案，所述步骤S2中，环境模拟与数值计算的方法具体包括以下步骤：
[0022]步骤S21：根据高功率氙气灯照射模块，并设定初始功率P0对太阳能设备进行照射；氙气灯的色温可以达到6000K，相比于其他光源更接近太阳光亮度，且功率可调，可以通过调节功率模拟各种天气下的太阳照射条件；
[0023]步骤S22：通过鼓风设备对测试环境进行吹风操作，并通过风速仪进行风速测量，测量结果为v
i
；在实际应用中，太阳能设备会经受自然风吹拂，导致其表面温度变低，虽不影响太阳辐射，但也会导致太阳能发电设备整体温度降低，因此需加入模拟自然风；
[0024]步骤S23：通过半导体降温单元与太阳能设备贴合，改变半导体降温设备的输入功率来模拟低温环境；半导体降温设备的降温范围足以满足我国大部分地方的最低温度值，且功率可调，调温档位多，模拟数据更精准，与太阳能设备贴合，能更快地降温到所需温度；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统，包括热特性模拟模块、防冻应对模块，其特征在于：所述热特性模拟模块的输出端与防冻应对模块的输入端电连接；所述热特性模拟模块用于模拟染料敏化太阳能电池在各种条件下的电池性能，并计算合适的工作区间，所述防冻应对模块用于建立基于时间变化与温度变化的防冻机制；所述热特性模拟模块包括数据采集模块、环境模拟模块、温度计算模块，所述数据采集模块包括热电偶数据传递模块、labview软件模块、内部参数获取模块、环境温度获取模块，所述热电偶数据传递模块的输出端与labview软件模块的信号输入端电连接，所述内部参数获取模块、环境温度获取模块的传感信号输出端与labview软件模块的信号输入端电连接；所述热电偶数据传递模块用于将电池表面的热量变化传递到软件端进行模拟仿真，所述labview软件模块用于提供仿真环境，所述内部参数获取模块用于获取染料敏化太阳能电池工作途中的内部元器件参数信息，所述环境温度获取模块用于实时获取环境温度；所述环境模拟模块包括高功率氙气灯照射模块、风速仪模拟模块、半导体降温单元、最佳温度计算模块，所述高功率氙气灯照射模块、风速仪模拟模块、半导体降温单元的输出端与最佳温度计算模块的输入端电连接；所述高功率氙气灯照射模块用于模拟太阳光照，所述风速仪模拟模块用于模拟并测量当前环境的风速变化，所述半导体降温单元用于对环境温度进行降温，模拟受冻状态下的环境，所述数值计算模块包括最佳工作温度计算模块、电解液配比计算模块，所述最佳工作温度计算模块用于根据模拟结果确定太阳能设备的最佳工作温度，所述电解液配比计算模块用于计算最佳温度下，太阳能电池内电解液的配比结构。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统，其特征在于：所述防冻应对模块包括电解液配比调整模块、人工监测模块，所述电解液配比调整模块的输出端与人工监测模块的输入端电连接，所述电解液配比调整模块用于对太阳能电池的电解液配比进行调整，所述人工监测模块用于根据人工观察实现对太阳能设备的监测，所述电解液配比调整模块包括电解液存储设备、单片机控制单元、电机驱动模块、液压泵控制模块，所述电机驱动模块、液压泵控制模块与单片机控制单元的信号输出端电连接，所述单片机控制单元与labview软件模块电连接，所述电解液存储设备用于存储需要加注的电解液，所述单片机驱动单元用于对硬件设备进行信号输出，所述电机驱动模块用于根据单片机的输出信号对电机进行驱动调节，所述液压泵控制模块用于根据单片机的输出信号进行液压泵的控制。3.根据上述权利要求1
‑
2所述的一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统，其特征在于：所述一种基于大数据的太阳能设备用防冻系统的运行方法包括以下步骤：步骤S1：进行太阳能设备的热特性模拟，还原各种温度条件下的工作场景，并进行相应的数据采集；步骤S2：根据模拟结果进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘隆海，陈少雄，
申请(专利权)人：江苏巨天新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：