張繼彬光伏會議演講

1、會計學1張繼彬光伏會議演講張繼彬光伏會議演講Solar Technology Research Center, Southeast University一、項目開發(fā)的背景及目的一、項目開發(fā)的背景及目的二、系統(tǒng)設計原理介紹二、系統(tǒng)設計原理介紹三、系統(tǒng)構成及各部分介紹三、系統(tǒng)構成及各部分介紹四、系統(tǒng)測試及實驗結果分析四、系統(tǒng)測試及實驗結果分析Solar Technology Research Center, Southeast Universityl光伏電池組件的光伏電池組件的溫度、電流、電壓，以及太陽輻照度是影溫度、電流、電壓，以及太陽輻照度是影響響低倍聚光下硅基太陽能電池發(fā)電效率的重要因素，因

2、此低倍聚光下硅基太陽能電池發(fā)電效率的重要因素，因此開發(fā)合適的光伏測試系統(tǒng)是光伏發(fā)電領域重要的研究方向開發(fā)合適的光伏測試系統(tǒng)是光伏發(fā)電領域重要的研究方向。l光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能分析及可靠優(yōu)化方法的提出，是在大光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能分析及可靠優(yōu)化方法的提出，是在大量可靠的實驗數(shù)據(jù)基礎上實現(xiàn)的，可靠的數(shù)據(jù)依賴于光伏量可靠的實驗數(shù)據(jù)基礎上實現(xiàn)的，可靠的數(shù)據(jù)依賴于光伏測試系統(tǒng)準確性，實現(xiàn)多項性能參數(shù)采集的同步性及實時測試系統(tǒng)準確性，實現(xiàn)多項性能參數(shù)采集的同步性及實時性是提高所采集數(shù)據(jù)可信性的關鍵。性是提高所采集數(shù)據(jù)可信性的關鍵。l本系統(tǒng)在此應用背景下提出，開發(fā)并實現(xiàn)了多參數(shù)實時同本系統(tǒng)在此應用背景下提出，開發(fā)

3、并實現(xiàn)了多參數(shù)實時同步采集的光伏組件性能參數(shù)測試系統(tǒng)。步采集的光伏組件性能參數(shù)測試系統(tǒng)。Solar Technology Research Center, Southeast Universityl系統(tǒng)的設計原理是基于虛擬儀器的思想，在模塊化的硬件系統(tǒng)的設計原理是基于虛擬儀器的思想，在模塊化的硬件支持下，通過高效靈活的計算機軟件的控制，實現(xiàn)被測參支持下，通過高效靈活的計算機軟件的控制，實現(xiàn)被測參數(shù)的實時曲線顯示、數(shù)據(jù)的保存以及歷史數(shù)據(jù)的查看等功數(shù)的實時曲線顯示、數(shù)據(jù)的保存以及歷史數(shù)據(jù)的查看等功能。能。l采用虛擬儀器思想具有非常明顯的優(yōu)勢：采用虛擬儀器思想具有非常明顯的優(yōu)勢： 簡化了硬件設計，縮

4、短開發(fā)周期；簡化了硬件設計，縮短開發(fā)周期； 數(shù)據(jù)的存儲及查看非常方便；數(shù)據(jù)的存儲及查看非常方便； 具有圖表化顯示功能，可讀性強；具有圖表化顯示功能，可讀性強； 硬件參數(shù)的設置方便簡單；硬件參數(shù)的設置方便簡單； Solar Technology Research Center, Southeast Universityl本系統(tǒng)有四部分構成：本系統(tǒng)有四部分構成： 1、數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)采集部分 2、溫度測量部分、溫度測量部分 3、太陽輻照度測量部分、太陽輻照度測量部分 4、控制電路部分、控制電路部分系統(tǒng)結構框圖系統(tǒng)結構框圖Solar Technology Research Center, Sout

5、heast Universityl系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能：系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能： 在低倍聚光條件下，測量硅基太陽能電池板的表層溫在低倍聚光條件下，測量硅基太陽能電池板的表層溫 度、度、 工作電流工作電流Iw、工作電壓、工作電壓Uw、短路電流、短路電流Isc、短路電、短路電 壓壓Uov 以及太陽輻照度的實時變化；以及太陽輻照度的實時變化；l通過采集電池組件表層多點溫度，可以驗證電池板的散通過采集電池組件表層多點溫度，可以驗證電池板的散 熱性能及輔助分析電池組件的傳熱性能；熱性能及輔助分析電池組件的傳熱性能；l通過測量工作電流和工作電壓，可以尋找電池板功率輸通過測量工作電流和工作電壓，可以尋找電池板功率

6、輸 出與溫度、太陽輻照度的關系。出與溫度、太陽輻照度的關系。Solar Technology Research Center, Southeast University實時曲線實時曲線RS232數(shù)據(jù)采集部分的組成數(shù)據(jù)采集部分的組成Agilent34970A實時曲線顯示界面實時曲線顯示界面插盒插盒插盒插盒Solar Technology Research Center, Southeast Universityl系統(tǒng)使用系統(tǒng)使用Agilent34970A儀器作為核心硬件模塊，通過儀器作為核心硬件模塊，通過RS232通信方式與上位機進行通信，在配套軟件控制下，通信方式與上位機進行通信，在配套軟件控

7、制下，可以實現(xiàn)實時動態(tài)曲線的顯示和數(shù)據(jù)的保存功能，另外還可可以實現(xiàn)實時動態(tài)曲線的顯示和數(shù)據(jù)的保存功能，另外還可實現(xiàn)對儀器的通道、被測參數(shù)類型、采集頻率的設置；實現(xiàn)對儀器的通道、被測參數(shù)類型、采集頻率的設置；l選擇具有選擇具有22個通道的插盒，可實現(xiàn)對熱電偶信號、直交流個通道的插盒，可實現(xiàn)對熱電偶信號、直交流電壓電流信號、電阻等參數(shù)的測量；電壓電流信號、電阻等參數(shù)的測量；lAgilent34970A為系統(tǒng)參數(shù)采集的核心部件，其數(shù)據(jù)采集精為系統(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、二次開發(fā)簡單，主要的優(yōu)勢是度高、使用靈活、攜帶方便、二次開發(fā)簡單，主要的優(yōu)勢是采集通道多，可實現(xiàn)多

8、項數(shù)據(jù)的同時采集。采集通道多，可實現(xiàn)多項數(shù)據(jù)的同時采集。Solar Technology Research Center, Southeast University電池組件表面被測溫度點分布樣圖（電池組件表面被測溫度點分布樣圖（Z1Z6、F1F6）冷卻冷卻管道管道測量溫度的測量溫度的K型熱電偶型熱電偶，一端接在安捷倫儀器，一端接在安捷倫儀器，另一端固定在電池板，另一端固定在電池板的被測溫度點處。的被測溫度點處。Solar Technology Research Center, Southeast Universityl光伏電池板的發(fā)電效率隨電池板溫度的變化而改變，溫度參光伏電池板的發(fā)電效率隨電

9、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鍵要素。溫度采集成為一關鍵要素。l這里采用的是這里采用的是K型熱電偶頭測量溫度，型熱電偶頭測量溫度，K型熱電偶線性度好型熱電偶線性度好，精度高、靈敏度高，抗氧化性能強，且價格便宜，通過與，精度高、靈敏度高，抗氧化性能強，且價格便宜，通過與Agilent34970A儀器的配合使用，使儀器的配合使用，使K型熱電偶的優(yōu)勢得到型熱電偶的優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮。了充分的發(fā)揮。l在使用過程中，可根據(jù)實驗需求將熱電偶頭分布在電池板的在使用過程中，可根據(jù)實驗需求將熱

10、電偶頭分布在電池板的不同部位，安裝比較靈活，使用起來也很方便。不同部位，安裝比較靈活，使用起來也很方便。Solar Technology Research Center, Southeast Universityl這里有兩種方式進行太陽輻照度的測量：這里有兩種方式進行太陽輻照度的測量： 一是采用帶一是采用帶RS232接口的接口的TES系列光功率計；系列光功率計； 二是采用實驗現(xiàn)場的二是采用實驗現(xiàn)場的Campbell Scientific氣象站。氣象站。l氣象站的功能強大，可實現(xiàn)太陽總輻照度、直射光輻照度氣象站的功能強大，可實現(xiàn)太陽總輻照度、直射光輻照度、環(huán)境溫度等參數(shù)的測量，而且測量精度高，具

11、有數(shù)據(jù)存、環(huán)境溫度等參數(shù)的測量，而且測量精度高，具有數(shù)據(jù)存儲的功能。為了操作簡便，可使用儲的功能。為了操作簡便，可使用TES測量輻照度，而用測量輻照度，而用氣象站的數(shù)據(jù)作為標定值。氣象站的數(shù)據(jù)作為標定值。l影響光伏電池最大輸出功率的主要因素是太陽輻照度，電影響光伏電池最大輸出功率的主要因素是太陽輻照度，電池板最大輸出功率基本與一天中太陽輻照度變化趨勢相一池板最大輸出功率基本與一天中太陽輻照度變化趨勢相一致，因此輻照度必須與工作電流致，因此輻照度必須與工作電流Iw、工作電壓、工作電壓Uw等參數(shù)等參數(shù)實現(xiàn)同步測量才具有可信性。實現(xiàn)同步測量才具有可信性。Solar Technology Resear

12、ch Center, Southeast University這里通過多個電阻的這里通過多個電阻的切換改變電阻值，來切換改變電阻值，來模擬電池板的負載變模擬電池板的負載變化，進而得到一組工化，進而得到一組工作電流和工作電壓數(shù)作電流和工作電壓數(shù)據(jù)，最后繪制出電池據(jù)，最后繪制出電池板的板的I-V曲線。曲線。多電阻切換法原理框圖多電阻切換法原理框圖Solar Technology Research Center, Southeast UniversitylI-V曲線不僅提供了硅基太陽能電池的電性能參數(shù)，也是最曲線不僅提供了硅基太陽能電池的電性能參數(shù)，也是最大功率點跟蹤的主要依據(jù)，因此工作電流和工作電

13、壓的測大功率點跟蹤的主要依據(jù)，因此工作電流和工作電壓的測量至關重要。量至關重要。l本文使用的是多電阻切換法來實現(xiàn)本文使用的是多電阻切換法來實現(xiàn)I-V曲線的測量，考慮到曲線的測量，考慮到專用成套設備的成本較高，電容負載法和反向偏壓負載法專用成套設備的成本較高，電容負載法和反向偏壓負載法需要高精度高速度的需要高精度高速度的AD轉換器，開發(fā)難度也較大，這里選轉換器，開發(fā)難度也較大，這里選擇了多電阻切換的方法來進行擇了多電阻切換的方法來進行I-V曲線的測試。曲線的測試。Solar Technology Research Center, Southeast University系統(tǒng)測試的低倍聚光實驗平臺

14、系統(tǒng)測試的低倍聚光實驗平臺Solar Technology Research Center, Southeast University被測電池板構造被測電池板構造Solar Technology Research Center, Southeast University低倍聚光狀況下，不通冷卻水時，電池板正面溫升很快，電池板背面與低倍聚光狀況下，不通冷卻水時，電池板正面溫升很快，電池板背面與太陽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。太陽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。圖表圖表1 無冷卻水時電池表層溫度變化趨勢無冷卻水時電池表層溫度變化趨勢K型熱電偶頭在

15、電池組件上的分布圖型熱電偶頭在電池組件上的分布圖 圖表一分析圖表一分析Solar Technology Research Center, Southeast University不通冷卻水時不通冷卻水時Isc變化圖變化圖 不通冷卻水時不通冷卻水時Uov變化圖變化圖 Solar Technology Research Center, Southeast University水流量為水流量為16t/h時，通水后散熱效果明顯，電池組件表層溫度下降，溫時，通水后散熱效果明顯，電池組件表層溫度下降，溫度低于度低于60，冷卻效果明顯。，冷卻效果明顯。圖表圖表2 冷卻水流量冷卻水流量16t/h下電池表層溫度

16、變化趨勢下電池表層溫度變化趨勢K型熱電偶頭在電池組件上的分布圖型熱電偶頭在電池組件上的分布圖 圖表二分析圖表二分析Solar Technology Research Center, Southeast University冷卻水為冷卻水為16t/h時時Isc變化曲線變化曲線 冷卻水為冷卻水為16t/h時時Uov變化曲線變化曲線 Solar Technology Research Center, Southeast University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，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，但溫度處在波動狀態(tài)，電池表面溫度不超過但溫

17、度處在波動狀態(tài)，電池表面溫度不超過55。圖表圖表3 冷卻水流量冷卻水流量162t/h下電池表層溫度變化趨勢下電池表層溫度變化趨勢K型熱電偶頭在電池組件上的分布圖型熱電偶頭在電池組件上的分布圖 圖表三分析圖表三分析Solar Technology Research Center, Southeast University流量流量162t/h時時Isc變化曲線變化曲線流量流量162t/h時時Uov變化曲線變化曲線 Solar Technology Research Center, Southeast Universityl本系統(tǒng)是在不斷試驗的基礎上得出的，并為多次測試實驗本系統(tǒng)是在不斷試驗的基礎上

18、得出的，并為多次測試實驗提供了可靠的數(shù)據(jù)，其中包括：提供了可靠的數(shù)據(jù)，其中包括： 低倍聚光下硅基太陽能電池板的傳熱分析；低倍聚光下硅基太陽能電池板的傳熱分析； 聚光光伏系統(tǒng)冷卻效果的驗證；聚光光伏系統(tǒng)冷卻效果的驗證； 低倍聚光下光伏系統(tǒng)并網(wǎng)時的性能測試；低倍聚光下光伏系統(tǒng)并網(wǎng)時的性能測試； 不同型號硅基太陽能電池最大功率點的跟蹤測試等。不同型號硅基太陽能電池最大功率點的跟蹤測試等。l實驗現(xiàn)場均為東大實驗現(xiàn)場均為東大-中天太陽能聯(lián)合研究中心的實驗基地。中天太陽能聯(lián)合研究中心的實驗基地。整個測試系統(tǒng)會在后續(xù)試驗的基礎上不斷完善，逐步實現(xiàn)整個測試系統(tǒng)會在后續(xù)試驗的基礎上不斷完善，逐步實現(xiàn)全自動化數(shù)據(jù)

19、采集，并與整個聚光光伏系統(tǒng)實現(xiàn)更好的耦全自動化數(shù)據(jù)采集，并與整個聚光光伏系統(tǒng)實現(xiàn)更好的耦合。合。Solar Technology Research Center, Southeast University衷心地期望能與各位朋友相互衷心地期望能與各位朋友相互交流、學習！交流、學習！ 非常感謝各位朋友的聆聽！非常感謝各位朋友的聆聽！Thank you！ 結結 束束 語語Solar Technology Research Center, Southeast Universityl系統(tǒng)的設計原理是基于虛擬儀器的思想，在模塊化的硬件系統(tǒng)的設計原理是基于虛擬儀器的思想，在模塊化的硬件支持下，通過高效靈活的

20、計算機軟件的控制，實現(xiàn)被測參支持下，通過高效靈活的計算機軟件的控制，實現(xiàn)被測參數(shù)的實時曲線顯示、數(shù)據(jù)的保存以及歷史數(shù)據(jù)的查看等功數(shù)的實時曲線顯示、數(shù)據(jù)的保存以及歷史數(shù)據(jù)的查看等功能。能。l采用虛擬儀器思想具有非常明顯的優(yōu)勢：采用虛擬儀器思想具有非常明顯的優(yōu)勢： 簡化了硬件設計，縮短開發(fā)周期；簡化了硬件設計，縮短開發(fā)周期； 數(shù)據(jù)的存儲及查看非常方便；數(shù)據(jù)的存儲及查看非常方便； 具有圖表化顯示功能，可讀性強；具有圖表化顯示功能，可讀性強； 硬件參數(shù)的設置方便簡單；硬件參數(shù)的設置方便簡單； Solar Technology Research Center, Southeast Universityl

21、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鍵要素。溫度采集成為一關鍵要素。l這里采用的是這里采用的是K型熱電偶頭測量溫度，型熱電偶頭測量溫度，K型熱電偶線性度好型熱電偶線性度好，精度高、靈敏度高，抗氧化性能強，且價格便宜，通過與，精度高、靈敏度高，抗氧化性能強，且價格便宜，通過與Agilent34970A儀器的配合使用，使儀器的配合使用，使K型熱電偶的優(yōu)勢得到型熱電偶的優(yōu)勢得到了充分的發(fā)揮。了充分的發(fā)揮。l在使用過

22、程中，可根據(jù)實驗需求將熱電偶頭分布在電池板的在使用過程中，可根據(jù)實驗需求將熱電偶頭分布在電池板的不同部位，安裝比較靈活，使用起來也很方便。不同部位，安裝比較靈活，使用起來也很方便。Solar Technology Research Center, Southeast Universityl這里有兩種方式進行太陽輻照度的測量：這里有兩種方式進行太陽輻照度的測量： 一是采用帶一是采用帶RS232接口的接口的TES系列光功率計；系列光功率計； 二是采用實驗現(xiàn)場的二是采用實驗現(xiàn)場的Campbell Scientific氣象站。氣象站。l氣象站的功能強大，可實現(xiàn)太陽總輻照度、直射光輻照度氣象站的功能強大，可實現(xiàn)太陽總輻照度、直射光輻照度、環(huán)境溫度等參數(shù)的測量，而且測量精度高，具有數(shù)據(jù)存、環(huán)境溫度等參數(shù)的測量，而且測量精度高，具有數(shù)據(jù)存儲的功能。為了操作簡便，可使用儲的功能。為了操作簡便，可使用TES測量輻照度，而用測量輻照度，而用氣象站的數(shù)據(jù)作為標定值。氣象站的數(shù)據(jù)作為標定值。l影響光伏電池最大輸出功率的主要因素是太陽輻照度，