一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置的制作方法

本发明涉及一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置，属于太阳能光伏发电技术领域。

背景技术：

太阳能因其资源丰富、清洁无污染且不受地域限制的特点已成为新能源的主要组成部分，在当今世界能源结构中角色越来越重要。作为前景广阔的新能源发电技术之一，近年来太阳能光伏发电得到了快速地发展。但在发电过程中，光伏板积灰不仅阻碍热量的传递，使其表面温度升高，降低能量转换效率，还会形成遮挡效应，影响光能吸收；且在湿润环境下，携有酸性或碱性化学属性的灰尘也会因化学反应腐蚀光伏板表面。研究表明：光伏板上仅4g/m²的颗粒沉积量可减少光伏发电系统40％的功率输出。因此，迫切需要深入研究并掌握光伏板积灰特性，以指导后续光伏电厂的设计规划及灰污的有效去除。

光伏板积灰在自然状态下呈季节性的变化规律，其主要受到环境气象参数如风速、空气湿度和降雨强度的影响；同时，其积灰量还和环境中污秽颗粒的种类、粒径及浓度有一定的关系。目前，对于太阳能光伏板积灰特性的研究主要从实验研究和数值模拟两方面进行。实验研究主要通过实测数据研究各积灰影响因素对污秽颗粒沉积的影响，其结果一般能较真实且直观地反应实际运行状态下光伏板的积灰特性，故其可以较好地解决数值模拟方法因模型简化和计算资源限制所带来的误差的影响。因此，实验方法在光伏板积灰研究中仍占据主要地位。

采用实验方法虽易于获得实际运行状态下光伏板的积灰特性，但目前可用于研究光伏板积灰的实验装置较少。且在众多影响积灰的因素中，已有的实验装置只能考虑部分因素对光伏板积灰的影响。因此，设计一套较为完备的、可同时控制多种影响因素的积灰实验装置，对掌握光伏板的积灰特性和灰污的去除具有重要的实用价值。

本发明是一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置，针对目前光伏板积灰实验装置欠缺的问题，设计了可以模拟并控制温度、湿度、光照强度、降水强度、风速、污秽颗粒粒径和浓度等因素的一套综合性的光伏板积灰实验装置，为太阳能光伏板积灰特性的实验研究提供一种便捷的实验装置。

技术实现要素：

本发明是为了通过实验来探究太阳能光伏板的积灰特性并进行可视化观测而设计的，目的在于提供一种可产生不同温度、湿度、光照强度、降水强度、风速、污秽颗粒粒径和浓度的可控性综合实验装置；同时，也能够模拟降水对光伏板上污秽颗粒的冲洗效果，且光伏板所处的位置角度可通过旋转底座调节，并可在透明玻璃箱中探究以上各因素对光伏板积灰特性的影响。

本发明为了实现上述目的，采用了以下结构。

本发明提供一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置，包括：空气加湿器(1)，变频风机(2)，风阀(3)，过滤网(4)，加热模块(5)，制冷模块(6)，空气处理箱(7)，风管(8)，污秽颗粒发生器(9)，风速采集仪(10)，法兰(11)，透明玻璃箱(12)，浓度测试仪(13)，温湿度传感器(14)，可调节日光灯(15)，旋转型喷淋装置(16)，旋转型底座(17)，光伏板(18)，数据采集仪(19)。其特征是空气加湿器(1)产生的湿空气在变频风机(2)的作用下，经过风阀(3)进入空气处理箱(7)；湿空气在空气处理箱(7)中首先经过过滤网(4)，再经过加热模块(5)和制冷模块(6)处理后，进入风管(8)；污秽颗粒发生器(9)产生的污秽颗粒与风管(8)中的湿空气混合后进入透明玻璃箱(12)，并均匀地从光伏板(18)上吹过，且污秽颗粒的浓度可由浓度测试仪(13)测量得到；旋转型底座(17)可以调节光伏板(18)所处的位置角度，可调节日光灯(15)可以调节照射到光伏板(18)的光照强度，旋转型喷淋装置(16)可以产生不同强度和方向的降水；加热模块(5)、制冷模块(6)、风速采集仪(10)、浓度测试仪(13)和温湿度传感器(14)收集的数据均可在数据采集仪(19)上实时显示并保存。

进一步，本发明的一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置还具有如下特征：所使用的风机为变频风机(2)，可调节风管(8)中的风速。

进一步，本发明的一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置还具有如下特征：空气处理箱(7)中包含加热模块(5)与制冷模块(6)。

进一步，本发明的一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置还具有如下特征：通过透明玻璃板(12)可以观测光伏板(18)的积灰严重部位和降水冲洗的效果。

进一步，本发明的一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置还具有如下特征：旋转型底座(17)可以调节光伏板(18)所处的位置角度。

进一步，本发明的一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置还具有如下特征：数据采集仪(19)可实时显示并保存加热模块(5)、制冷模块(6)、风速采集仪(10)、浓度测试仪(13)和温湿度传感器(14)所收集的空气温度、风速、污秽浓度和湿度。

附图说明

图1显示为光伏板积灰实验装置的结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明提供一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置，至少包括：空气加湿器(1)，变频风机(2)，风阀(3)，过滤网(4)，加热模块(5)，制冷模块(6)，空气处理箱(7)，风管(8)，污秽颗粒发生器(9)，风速采集仪(10)，法兰(11)，透明玻璃箱(12)，浓度测试仪(13)，温湿度传感器(14)，可调节日光灯(15)，旋转型喷淋装置(16)，旋转型底座(17)，光伏板(18)，数据采集仪(19)。

该实验装置主要由变频风机、污秽颗粒发生器、透明玻璃箱和其它部件组成。空气加湿器和变频风机通过管道与空气处理箱连接：空气加湿器可产生具有一定湿度的湿空气，湿空气在变频风机作用下进入空气处理箱；变频风机的频率可人为进行调节，进而改变透明玻璃箱中的风速。空气处理箱中固定有加热模块和制冷模块，湿空气在空气处理箱中依次经过加热模块和制冷模块，这两个模块可根据实际需求选择单独开启或同时开启，从而对湿空气进行加热或冷却处理。处理后的湿空气进入与空气处理箱相连的风管，风管的末端连接有污秽颗粒发生器，该发生器可产生不同粒径和浓度的污秽颗粒，其与湿空气混合后进入透明玻璃箱。风管与透明玻璃箱采用法兰连接，在透明玻璃箱入口紧邻污秽颗粒发生器放置的浓度测试仪可用以检测透明玻璃箱中污秽颗粒的浓度。风速采集仪固定在浓度测试仪之后，可检测进入透明玻璃箱的携有污秽颗粒的湿空气的速度，且浓度测试仪和风速采集仪可将检测到的数据实时显示并保存在数据采集仪上。通过透明玻璃箱，可以观测到太阳能光伏板上积灰严重部位。透明玻璃箱的上方固定有可调节日光灯，可以调节照射到太阳能光伏板上的光照强度，且通过调节光伏板下方的旋转型底座也可改变光伏板接触到的光照强度，以模拟不同光照强度对光伏板积灰的影响。旋转型底座安装在透明玻璃箱的下端，通过旋转方向与角度，进而改变安装于底座上的太阳能光伏板与湿空气来流方向的夹角，用以模拟不同来流角度对光伏板积灰特性的影响。光伏板上方安装有两套相同的旋转型喷淋装置，用以模拟不同强度和方向的降水对光伏板积灰的影响，此外还可研究降水对污秽颗粒的冲洗效果。

在实验装置的实施过程中，透明玻璃箱中的风速可通过调节变频风机频率来控制。数据采集仪可实时显示并保存加热模块和制冷模块以及透明玻璃箱中温湿度传感器、风速采集仪和浓度测试仪所传递的测量数据。

本发明提供了一套太阳能光伏板积灰实验装置，实施时可根据实际需求选择满足需要的各个设备，且透明玻璃箱的规格可根据实际光伏板的尺寸进行调节。

实施效果

在太阳能光伏板积灰实验的过程中，本发明即一种可视化太阳能光伏板积灰实验装置可以模拟自然环境下风速、湿度、污秽颗粒粒径和浓度、光照强度和降雨强度对光伏板积灰特性的影响；同时，光伏板上积灰严重部位及降水对污秽颗粒的冲洗效果，均可通过透明玻璃箱进行观测，具有良好的模拟各因素对光伏板积灰特性影响的实验效果。