一种聚光光伏户外性能测试系统技术方案

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及设置其上的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；所述透镜和电池固定装置包括一框架体，其内设有竖向位置可调的移动平台，移动平台中部设有用于安装聚光太阳能电池和温度传感器的凹槽，框架体的顶面设有一对透镜装夹条和位移传感器；太阳能跟踪装置、高精度太阳能特性测量装置和数据采集装置分别通过通用接口总线与上位机连接，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，其B通道与参考太阳能电池串联组成参考电路。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】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及设置其上的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；所述透镜和电池固定装置包括一框架体，其内设有竖向位置可调的移动平台，移动平台中部设有用于安装聚光太阳能电池和温度传感器的凹槽，框架体的顶面设有一对透镜装夹条和位移传感器；太阳能跟踪装置、高精度太阳能特性测量装置和数据采集装置分别通过通用接口总线与上位机连接，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，其B通道与参考太阳能电池串联组成参考电路。【专利说明】一种聚光光伏户外性能测试系统
本专利技术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。
技术介绍
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。。)、短路电流(Is。)、工作电压(Vmax)、工作电流(Imax)、最大输出功率(Pmax)、填充因子(FF)、转化效率(n 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、透镜透过率(nlm)、接收角(a)、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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。上述技术方案中，所述透镜和电池固定装置包括由下框架、支柱和上框架构成的矩形框架体，下框架和上框架之间竖向安装有一根滚珠丝杠和两根第一导向杆，滚珠丝杠的两端分别设有滚动轴承，滚动轴承设置于下框架和上框架的轴承座内，第一导向杆通过设置于下框架和上框架上的第一导向杆底座固定；所述移动平台的一侧通过丝杠螺母与滚珠丝杠螺纹配合，移动平台的另外两侧分别通过直线轴承与两根第一导向杆连接。进一步地，所述上框架上通过第二导向杆底座平行安装有两根第二导向杆，所述一对透镜装夹条分别与两根第二导向杆连接，用于通过第二导向杆的平移调整一对透镜装夹条的间距；所述透镜装夹条上设有夹紧螺钉，用于固定聚光透镜。进一步地，所述滚珠丝杠上设有手轮，用于通过旋转手轮使滚珠丝杠绕轴转动。上述技术方案中，所述太阳能跟踪装置包括下支座、立柱、方位回转装置、上支架、高度俯仰装置和安装支架；所述下支座设置于地面，立柱的下端与下支座连接、上端与方位回转装置相连，所述上支架设置于方位回转装置上、可在方位回转装置的驱动下绕轴旋转；所述高度俯仰装置的中部与连杆一端铰接，连杆的另一端与上支架连接；所述安装支架的中部通过铰座与上支架铰接，安装支架的一端与所述高度俯仰装置的伸缩杆端铰接。进一步地，所述高度俯仰装置为电动推杆或者液压缸。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:太阳能跟踪装置的设置，使得本系统能够在自然光线下实现测试，进而可准确地反应实际条件下聚光太阳能发电系统的性能，且较现有测试系统的成本更低；透镜和电池固定装置在系统使用时，可通过安装标准聚光透镜实现待测聚光太阳能电池的测试，通过安装标准聚光太阳能电池实现待测聚光透镜的测试，利用一套系统即可完成聚光太阳能发电系统核心元件的测试，且能够实施、准确、自动化测量，对评价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。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术一个实施例的模块连接图；图2为图1系统的结构示意图；图3为图2中太阳能跟踪装置的结构示意图；图4为图2中透镜和电池固定装置的结构示意图；图5为待测样品在透镜和电池固定装置上的安装示意图；图6为待测样品是聚光太阳能电池时的测试流程图；图7为待测样品是聚光透镜时的测试流程图；图8为某天太阳直射辐照度、全辐照度和环境温度测试曲线图；图9为某聚光太阳能电池在一天的某时刻的伏安特性曲线图；图10为某聚光太阳能电池在一天不同时刻的伏安特性曲线图；图11为聚光透镜在不同聚光焦距测量值(h)下标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光光伏户外性能测试系统，其特征在于：包括太阳能聚光发电测试平台（1）、高精度太阳能特性测量装置（8）、数据采集装置（9）和上位机（10）；所述太阳能聚光发电测试平台（1）包括太阳能跟踪装置（2）、透镜和电池固定装置（3）、全辐照计（4）、直射辐照计（5）、风速计（6）和参考太阳能电池（7）；所述太阳能跟踪装置（2）包括安装支架（201），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（3）、全辐照计（4）、直射辐照计（5）、风速计（6）和参考太阳能电池（7）分别设置于安装支架（201）上、随安装支架（201）一起移动；所述透镜和电池固定装置（3）包括一框架体，框架体内设有竖向位置可调的移动平台（310），移动平台（310）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（313），框架体的顶面设有一对透镜装夹条（316），用于安装聚光透镜，框架体的顶面还设有位移传感器（318），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（2）通过通用接口总线与上位机（10）连接，用于在上位机（10）控制下实现安装支架（201）跟踪太阳的动作；所述透镜和电池固定装置（3）上的聚光太阳能电池与高精度太阳能特性测量装置（8）的A通道串联组成测试电路，参考太阳能电池（7）与高精度太阳能特性测量装置（8）的B通道串联组成参考电路，高精度太阳能特性测量装置（8）通过通用接口总线与上位机（10）连接；所述全辐照计（4）、直射辐照计（5）、风速计（6）、温度传感器（313）和位移传感器（318）分别通过通用接口总线与数据采集装置（9）连接，数据采集装置（9）通过通用接口总线与上位机（10）连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，罗琦，严晗，张清杰，翟鹏程，黄维蒂，汤迪，李赛，周平旺，曾亮，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42