一种球形多角度太阳能辐照观测装置及方法与流程

本发明涉及太阳能技术领域，尤其是涉及一种球形多角度太阳能辐照观测装置及方法。

背景技术：

光伏发电发展迅速，光伏电站连续在线监测，掌握当地太阳能辐照变化特性及进行太阳能辐照资源评价，对于提高太阳电池板发电效率、光伏电站及光伏建筑一体化设施的设计建造、并网光伏系统的精确控制意义重大。

目前，太阳电池板输出参数的实测一般仅针对光伏组件的测试，太阳能辐照资源评价一般只针对南侧单方向固定角度，单倾角装置无法评价多方位倾角的太阳能辐照资源，对当地太阳能辐照变化特性的反映不全面。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种可以对多至265个不同角度的太阳电池板的输出参数进行同步观测，采用自动在线监测方式极大地提高了测试效率和数据同步性，可以有效地反映当地太阳能辐照变化及资源状况的一种球形多角度太阳能辐照观测装置及方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种球形多角度太阳能辐照观测装置，其特征在于，包括太阳能辐照观测球、与太阳能辐照观测球电连接的多路选择控制电路、以及与多路选择控制电路电连接的太阳能辐照在线测试仪；所述太阳能辐照观测球包括中心支柱、多个结构相同的观测球瓣及一个顶部水平支撑结构；观测球瓣通过固定机构沿周向同时与中心支柱以及顶部水平支撑结构固定；每个观测球瓣包括两个平行设置的弓形竖直支撑结构，弓形竖直支撑结构的侧边由若干短边首尾连接构成，弓形竖直支撑结构的短边上与短边垂直固定有若干固定板，太阳电池板安装在竖直支撑结构的固定板上，弓形竖直支撑结构顶部的太阳电池板还与水平支撑结构的边缘固定。

在上述的一种球形多角度太阳能辐照观测装置，每相邻两个观测球瓣之间的夹角均为15°的整数倍，每个观测球瓣分别朝向不同的方位。每个弓形竖直支撑结构的短边与水平面的夹角均为15°的整数倍。

在上述的一种球形多角度太阳能辐照观测装置，所述的多路选择控制电路包括中间继电器组、单片机及连接线路。所述中间继电器组中，中间继电器的数量与太阳电池板数量相对应，每个中间继电器由单片机控制触发，其常开常闭触点一端连接同一个太阳电池板输出端，常闭触点另一端连接太阳能辐照在线测试仪的输出电压测试通道，常开触点另一端连接太阳能辐照在线测试仪的短路电流测试通道。所述单片机由电脑编程控制。所述太阳能辐照在线测试仪可内部存储观测数据并显示在显示屏上。所述多路选择控制电路及太阳能辐照在线测试仪均设置在太阳能辐照观测球下方的采集箱内。。

一种球形多角度太阳能辐照观测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：装置连接，包括太阳能辐照观测球、多路选择控制电路以及太阳能辐照在线测试仪三者的上述结构及电气线路连接；

步骤2：测量参数设置，包括设置采样速率S、短路电流测试周期T、单次测试持续时间Δt以及系统时间与标准时间同步；

步骤3：测试存储，获得各角度及各位置太阳电池板的输出电压、短路电流的实时数据，并保存至太阳能辐照在线测试仪中，测试曲线实时显示在电脑显示屏上；

步骤4：数据输出，通过观测到的实时响应数据，得到太阳能辐照在不同角度下的分布特性以及偏差，判断出太阳能辐照不同时间段的最佳利用角度。

因此，本发明具有如下优点：采用球形安装结构可以对多至265个不同角度的太阳电池板的输出参数进行同步观测，采用自动在线监测方式极大地提高了测试效率和数据同步性，可以有效地反映当地太阳能辐照变化及资源状况。

附图说明

图1为观测装置电路连接结构示意图。

图2为本发明的观测装置立体结构示意图。

图3为本发明的竖直支撑结构的立体结构示意图(无太阳电池板)。

图4为本发明的竖直支撑结构的立体结构示意图(安装太阳电池板)。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，球形多角度太阳能辐照观测装置包括太阳能辐照观测球1、多路选择控制电路2以及太阳能辐照在线测试仪3。

太阳能辐照观测球包括多个结构相同的观测球瓣4及一个顶部水平支撑结构5。所述观测球瓣均与中心支柱固定连接，每相邻两个观测球瓣之间的夹角均为15°的整数倍，每个观测球瓣分别朝向不同的方位。另外，每一个观测球瓣均包括两个并排安装的弓形竖直支撑结构，短边与水平面的夹角均为15°的整数倍。太阳电池板分别安装在水平支撑结构及竖直支撑结构的短边上。

本实施例中，每相邻两个观测球瓣之间的夹角均为45°，每个观测球瓣分别朝向东、东南、南、西南、西、西北、北、东北方向。每一个竖直支撑结构的短边与水平面的夹角分别为30°、60°、90°、120°、150°。

多路选择控制电路包括中间继电器组6、单片机7及连接线路。所述中间继电器组中，中间继电器的数量与太阳电池板数量相对应，每个中间继电器由单片机控制触发，其常开常闭触点一端连接同一个太阳电池板输出端，常闭触点另一端连接太阳能辐照在线测试仪的输出电压测试通道，常开触点另一端连接太阳能辐照在线测试仪的短路电流测试通道。所述单片机由电脑编程控制。所述太阳能辐照在线测试仪可内部存储观测数据并显示在显示屏上。所述多路选择控制电路及太阳能辐照在线测试仪均设置在太阳能辐照观测球下方的采集箱8内，如图2所示。

本实施例中，中间继电器组由41个中间继电器组成，每个中间继电器的常开常闭触点一端连接同一个太阳电池板输出端，常闭触点另一端连接太阳能辐照在线测试仪的输出电压测试通道CH1～CH41，常开触点另一端连接太阳能辐照在线测试仪的短路电流测试通道CH42～CH82。

如图3所示，测试方法包括以下步骤：

步骤1：装置连接，包括太阳能辐照观测球、多路选择控制电路以及太阳能辐照在线测试仪三者的上述结构及电气线路连接；

步骤2：测量参数设置，包括设置采样速率S、短路电流测试周期T、单次测试持续时间Δt以及系统时间与标准时间同步；

步骤3：测试存储，获得各角度及各位置太阳电池板的输出电压、短路电流的实时数据，并保存至太阳能辐照在线测试仪中，测试曲线实时显示在电脑显示屏上；

步骤4：数据输出，通过观测到的实时响应数据，得到太阳能辐照在不同角度下的分布特性以及偏差，判断出太阳能辐照不同时间段的最佳利用角度。

本实施例使用高电平触发中间继电器，设置采样速率S为每秒10样本点，短路电流测试周期T为1分钟、单次测试持续时间Δt为5秒，则单片机每1分钟输出一次高电平，每次高电平持续时间为5秒。中间继电器在未被触发状态下，太阳能辐照在线测试仪测试的为各太阳电池板的开路电压值；当单片机输出高电平，使中间继电器被触发后，测试的为各太阳电池板的短路电流值；当被触发5秒后，单片机输出低电平，中间继电器恢复常态，开始测试各太阳电池板的开路电压值；而55秒后，中间继电器将再次被触发，继而测试各太阳电池板的短路电流值。如此循环往复，即可达到自动在线监测的目的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。