一种太阳能光伏组件的户外测试平台及发电性能在线分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能光伏组件的户外测试平台及发电性能在线分析方法，属于太阳能技术领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的飞速发展，国内外对于能源的需求日益增加，尤其是进入21世纪后，能源问题正成为社会、经济、环境等方面的重要问题，因此新能源被愈加重视，太阳能作为一种绿色可再生资源，在世界能源危机中扮演着日渐重要的角色。近几年国内太阳能光伏工业迅速发展，各光伏企业的光伏组件产量逐年增长，对光伏组件的可靠性日益提高，同时为了适应国际市场的要求，对于所生产的太阳能组件在不同环境下性能准确而全面的测量，已成为各光伏企业生产流程中必不可少的步骤。
[0003]目前国内光伏企业的电池片和组件测试环境，主要是基于室内的太阳光模拟器，人为地控制电池片和组件所处的环境，以此获得太阳能电池片或光伏组件在不同环境下的IV特性曲线，并对其进行测量与绘制，其优势在于:可以人工控制辐照度、温度、组件所受应力等工作环境要求，同时可以模拟各种恶劣的测试环境，获得组件所能适应的极限工作环境。然而其存在明显的缺陷，室内模拟的太阳光与实际光线存在区别，由于环境是人为模拟，不能有效反映组件在户外复杂工作环境下的真实状态。因此，建立光伏组件的户外测试平台对其进行户外环境下的IV特性曲线监测显得极为重要。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种太阳能光伏组件的户外测试平台及发电性能在线分析方法，能够有效反映组件在户外复杂工作环境下的真实状态，并且本发明的发电性能在线分析方法实现了对两组太阳能光伏组件在户外复杂工作环境下的发电性能的对比评估。
[0005]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0006]本发明的一种太阳能光伏组件的户外测试平台，包括蓄电池、与蓄电池并联用于控制组件对蓄电池进行充电的充电控制电路板、第三单向开关及与第三单向开关一端相串联的第一组太阳能光伏组件、第四单向开关及与第四单向开关一端相串联的第二组太阳能光伏组件、第二单向开关及与第二单向开关一端相串联的供组件充电的电容组和第一单向开关及与第一单向开关一端相串联的供电容组放电的功率电阻；所述第二单向开关及电容组并联在充电控制电路板的两端；所述第三单向开关及第一组太阳能光伏组件并联在第二单向开关及电容组的两端；所述第四单向开关及第二组太阳能光伏组件也并联在第二单向开关及电容组的两端；所述第一单向开关及功率电阻并联在电容组的两端；充电控制电路板包括CPU模块、与CPU模块相连接的通信模块、用于测量当前组件共面辐照度的辐照度测量模块、设置在组件背板及空气中用于测量组件背板温度及环境温度的第一温度测量模块、用于测量蓄电池电解液温度的第二温度测量模块和与CPU模块相连接的实时时钟模块及存储模块；所述存储模块用于存储测试时间、组件的IV特性曲线数据、当前组件共面辐照度数据、组件背板温度及环境温度数据；所述辐照度测量模块、第一温度测量模块及第二温度测量模块的输出端与CPU模块的输入端相连接；所述通信模块与上位机相连接；CPU模块通过控制第一单向开关、第二单向开关、第三单向开关和第四单向开关通断来实现第一组太阳能光伏组件与第二组太阳能光伏组件的切换测量，同时采集蓄电池的电解液温度，并根据所述上位机发来的未来天气情况，执行相应的蓄电池充电策略对蓄电池进行充电。
[0007]上述蓄电池充电策略如下:(I)将各类天气划分为AB⑶四个等级；其中，;B:多云转晴，晴转多云；C:多云，多云转阴，小雨，阵雨转阴；D:雷阵雨，阵雨转雷阵雨，大雨；
[0008](2)根据前一年的气象站数据，和组件背板温度计算出各类天气下的平均辐照度和组件背板的平均温度；
[0009](3)由各类天气下的平均辐照度和组件背板温度，估算出每个组件在各类天气下的发电量；然后根据所述上位机发送的未来一周天气情况，可计算出未来一周组件对蓄电池的可充容量N ;
[0010](4)通过测量所述蓄电池的开路电压，估算出蓄电池的剩余容量，定义蓄电池的总容量与当前容量之差为M ;
[0011](5)根据不同的N和M值执行不同的蓄电池充电策略，步骤如下:1.若N〈M,控制当前组件工作在最大输出功率点处，输出最大功率；蓄电池以电流I =0.1C恒流充电，同步采集电解液的温度T，若T>40°C则停止充电，否则继续；
[0012]2.若 M〈N〈2M, a.90Ah>M> = 60Ah
[0013]1.皿在7(^11和9(^11之间，蓄电池以恒定电流1 = 0.08C充电;
[0014]2.]\1在6(^和70Ah之间，蓄电池以额定电压充电；
[0015]b.60Ah>M> = 30Ah
[0016]1.皿在4(^11和6(^11之间，蓄电池以恒定电流1 = 0.05C充电;
[0017]2.]?在3(^11和40Ah之间，蓄电池以额定电压充电；
[0018]c.30Ah>M> = 5Ah
[0019]1.皿在25八11和3(^11之间，蓄电池以恒定电流1 =0.05C充电;
[0020]2^在15411和25411之间，蓄电池以恒定电流1 =0.03C充电；
[0021]3^在5八11和15Ah之间，蓄电池以额定电压充电；
[0022]d.M在OAh和5Ah之间，则蓄电池以浮充电压进行浮充；
[0023]3.若N>2M，则1.蓄电池以恒定电流I = 0.03C充电，使蓄电池容量增加10% M ;
[0024]2.蓄电池以恒定电流I = 0.08C充电，使蓄电池容量增加30% M ;
[0025]3.蓄电池以额定电压充电，使蓄电池容量增加30% M ;
[0026]4.蓄电池以恒定电流I = 0.03C充电，使蓄电池容量增加20% M ;
[0027]5.蓄电池以浮充电压进行浮充。
[0028]步骤(5)中，第一组太阳能光伏组件最大功率的确定方法如下:通过控制所述第三单向开关和第二单向开关闭合，所述第一单向开关和第四单向开关断开，则所述第一组太阳能光伏组件与电容组相连对电容组充电，充电的同时采集所述第一组太阳能光伏组件的IV特性曲线，根据该曲线计算出第一组太阳能光伏组件当前最大输出功率；第二组太阳能光伏组件最大功率的确定方法如下:通过控制所述第四单向开关和第二单向开关闭合，所述第一单向开关和第三单向开关断开，则所述第二组太阳能光伏组件与电容组相连对电容组充电，充电的同时采集所述第二组太阳能光伏组件的IV特性曲线，根据该曲线计算出第二组太阳能光伏组件当前最大输出功率。
[0029]通过控制所述第一单向开关闭合，第二单向开关、第三单向开关和第四单向开关断开，所述电容组通过功率电阻放电。
[0030]上述CPU模块采用的是TI公司生产的DSP芯片TMS320F28035。
[0031]上述辐照度测量模块采用的是MT Solar公司生产的硅辐照度传感器。
[0032]上述第一温度测量模块采用的是温度传感器，所述温度传感器具体采用的是多个PtlOO铂热电阻。
[0033]基于上述的户外测试平台的组件发电性能在线分析方法，包括以下几个步骤:
[0034](SI)将所述户外测试平台所测数据通过通信模块实时发送到远程控制计算机，并存放在数据库中；所述户外测试平台每五秒测一组数据，每组数据包括采集数据时的时刻值；两块组件的IV特性曲线数据，每块组件的IV特性曲线包含256个组件工作点的电压值和电流值；当前组件共面辐照仪测量的辐照值；组件背板的两个温度测试点的温度值和环境的温度值；组件当前的短路电流值、开路电压值、最大功率点处的功率值和电流电压值；
[0035](S2)将太阳能光伏组件的功率单位转换成KWh，所述户外测试平台每五秒测一组数据，计算出组件每五秒的发电量，对相同时刻的组件背板温度和组件共面辐照度进行划分，计算出两组件在每个温度区间和辐照区间上的总发电量；
[0036](S3)将每天所述户外测试平台所测数据全部发送到远程控制计算机后，则自动生成第一张按温度划分的两组件在各温度区间发电量的柱状图，第二张按辐照度划分的两组件在各辐照区间的发电量柱状图，以及两组件一整天各时间点发电量的折线图；
[0037](S4)当所述数据库存有一个月的数据时，则自动生成当月两组件发电量的对比分析图，并且根据所测