一种海上光伏规则波模拟实验装置及方法

本发明涉及海上光伏，具体的说是一种海上光伏规则波模拟实验装置及方法。

背景技术：

1、光伏发电是利用半导体的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏能源作为一种可再生能源，储量丰富且清洁无污染。与传统化石燃料发电技术相比，太阳能光伏发电技术不会对生态环境造成污染和破坏，也不会造成能源过度开发的严重后果。海上光伏是一种将光伏组件部署在海面上的光伏发电技术，因海洋面积更大、光照条件更好、土地占用少等原因，海上光伏技术具有很大的优势。海上光伏技术通常可以分为桩基固定式和漂浮式两大类，若海水较浅则可以采用打桩架高式安装，即桩基固定式的方案，若海水较深则可以采用漂浮式安装，即漂浮式的方案。

2、漂浮式的方案可以部署在离岸较远的海域中，避免对近海的养殖等活动造成干扰。但是由于海上波浪的运动，会导致光伏板在不同荷载条件下不断变换姿态，特别是角度会不停地发生变化，进而会造成发电情况不断改变，为了充分保证海上光伏项目的经济效益，需要对这种变化情况进行模拟实验。现有技术中，主要是按照预设的规律控制光伏板调整到一些固定的角度上，来对光伏板的发电情况进行模拟，不能很好地与目标海域的实际情况相结合，模拟实验的效果非常有限。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种海上光伏规则波模拟实验装置及方法，能够实现对光伏板在目标海域中的实际发电情况进行模拟，充分验证是否适合在目标海域中部署光伏系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种海上光伏规则波模拟实验装置，包括波浪状态采集子系统、规则波模拟子系统、光伏模拟子系统和实验控制子系统；

3、所述波浪状态采集子系统用于采集目标海域的波浪状态数据；

4、所述规则波模拟子系统用于根据所述波浪状态数据驱动光伏板动作；

5、所述光伏模拟子系统用于向所述光伏板提供光能；

6、所述实验控制子系统用于根据所述波浪状态数据控制所述规则波模拟子系统，并且获取和处理所述光伏板的发电数据。

7、优选的，所述波浪状态采集子系统包括第一处理模块和多个设置在所述目标海域中的采集器，所述采集器用于采集所述目标海域中的海面高度数据，所述第一处理模块用于获取所有所述海面高度数据，并且组成所述波浪状态数据。

8、优选的，所述采集器包括垂直设置在所述目标海域中的测杆，所述测杆上开设有多个沿垂直方向均匀分布的通孔，所述通孔中可拆卸设置有感应组件，所述感应组件包括两个间隔设置的电极片，当海水进入到所述通孔中时两个所述电极片导通形成感应通路，所述第一处理模块能够感应到所述感应通路中的电流。

9、优选的，所述规则波模拟子系统包括光伏支架，所述光伏支架转动连接有基板，所述光伏板倾斜设置在所述基板上，所述基板还连接有用于驱动所述基板转动的驱动机构。

10、优选的，所述光伏支架上固定设置有两个安装块，两个所述安装块之间转动连接有转动轴，所述基板与所述转动轴固定连接，所述驱动机构包括移动设置在所述基板下方的导向杆，所述导向杆上套设有滑动轴承，所述滑动轴承通过传动杆与所述转动轴固定连接，所述导向杆连接用于驱动所述导向杆移动的驱动器。

11、优选的，所述驱动机构还包括两个相互平行的第一导轨，所述第一导轨上滑动设置有支撑块，两个所述支撑块之间固定连接有第二导轨，所述第二导轨上滑动设置有滑块，所述驱动器驱动连接有可伸缩连接杆，并且所述可伸缩连接杆通过转动连接件与所述滑块转动连接，所述导向杆垂直设置在所述滑块或者所述支撑块上。

12、优选的，所述规则波模拟子系统还包括回转支撑台，所述光伏支架和所述驱动机构均设置在所述回转支撑台上。

13、优选的，所述光伏模拟子系统包括多个纬向安装杆和多个经向安装杆，所述纬向安装杆和所述经向安装杆交错设置形成多个交叉点，所述交叉点上设置有用于向所述光伏板提供光能的照明灯具。

14、一种海上光伏规则波模拟实验方法，基于上述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，所述方法包括如下步骤：

15、选定所述目标海域，并且将所述目标海域划分为多个子区域；

16、利用所述波浪状态采集子系统采集所述子区域中的海面高度数据，并且基于所有所述海面高度数据生成所述波浪状态数据；

17、利用所述实验控制子系统根据所述波浪状态数据生成光伏模拟数据，并且基于所述光伏模拟数据控制所述规则波模拟子系统驱动所述光伏板动作；

18、利用所述光伏模拟子系统在所述光伏板动作的过程中向所述光伏板提供光能；

19、利用所述实验控制子系统采集和处理所述光伏板的发电数据。

20、优选的，选定所述目标海域之后，基于所述目标海域的位置确定太阳运动规则，所述实验控制子系统基于所述太阳运动规则控制所述光伏模拟子系统向所述光伏板提供光能。

21、有益效果：本发明首先采集目标海域的波浪状态数据，然后根据波浪状态数据调整海上光伏系统中光伏板的角度，并且向光伏板提供光能，实现对光伏板在目标海域中的实际发电情况进行模拟，充分验证是否适合在目标海域中部署光伏系统，以及在部署光伏系统时光伏板的具体角度。

22、附图说明

23、图1是波浪状态采集子系统的结构示意图；

24、图2是采集器的整体结构示意图；

25、图3是图2的局部放大图；

26、图4是感应组件的具体结构示意图；

27、图5是感应线缆的设置方式示意图；

28、图6是光伏模拟子系统的结构示意图；

29、图7是回转支撑台的结构示意图；

30、图8是光伏支架和驱动机构的结构示意图。

技术特征：

1.一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：包括波浪状态采集子系统、规则波模拟子系统、光伏模拟子系统和实验控制子系统；

2.如权利要求1所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述波浪状态采集子系统包括第一处理模块和多个设置在所述目标海域(1)中的采集器(3)，所述采集器(3)用于采集所述目标海域(1)中的海面高度数据，所述第一处理模块用于获取所有所述海面高度数据，并且组成所述波浪状态数据。

3.如权利要求2所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述采集器(3)包括垂直设置在所述目标海域(1)中的测杆(4)，所述测杆(4)上开设有多个沿垂直方向均匀分布的通孔(5)，所述通孔(5)中可拆卸设置有感应组件(6)，所述感应组件(6)包括两个间隔设置的电极片(8)，当海水进入到所述通孔(5)中时两个所述电极片(8)导通形成感应通路，所述第一处理模块能够感应到所述感应通路中的电流。

4.如权利要求1所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述规则波模拟子系统包括光伏支架(27)，所述光伏支架(27)转动连接有基板(40)，所述光伏板(41)倾斜设置在所述基板(40)上，所述基板(40)还连接有用于驱动所述基板(40)转动的驱动机构。

5.如权利要求4所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述光伏支架(27)上固定设置有两个安装块(38)，两个所述安装块(38)之间转动连接有转动轴(39)，所述基板(40)与所述转动轴(39)固定连接，所述驱动机构包括移动设置在所述基板(40)下方的导向杆(35)，所述导向杆(35)上套设有滑动轴承(36)，所述滑动轴承(36)通过传动杆(37)与所述转动轴(39)固定连接，所述导向杆(35)连接用于驱动所述导向杆(35)移动的驱动器(33)。

6.如权利要求5所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述驱动机构还包括两个相互平行的第一导轨(28)，所述第一导轨(28)上滑动设置有支撑块(34)，两个所述支撑块(34)之间固定连接有第二导轨(29)，所述第二导轨(29)上滑动设置有滑块(30)，所述驱动器(33)驱动连接有可伸缩连接杆(32)，并且所述可伸缩连接杆(32)通过转动连接件(31)与所述滑块(30)转动连接，所述导向杆(35)垂直设置在所述滑块(30)或者所述支撑块(34)上。

7.如权利要求4所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述规则波模拟子系统还包括回转支撑台，所述光伏支架(27)和所述驱动机构均设置在所述回转支撑台上。

8.如权利要求1所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述光伏模拟子系统包括多个纬向安装杆(18)和多个经向安装杆(17)，所述纬向安装杆(18)和所述经向安装杆(17)交错设置形成多个交叉点，所述交叉点上设置有用于向所述光伏板(41)提供光能的照明灯具(19)。

9.一种海上光伏规则波模拟实验方法，基于如权利要求1所述的一种海上光伏规则波模拟实验装置，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的一种海上光伏规则波模拟实验方法，其特征在于：选定所述目标海域(1)之后，基于所述目标海域(1)的位置确定太阳运动规则，所述实验控制子系统基于所述太阳运动规则控制所述光伏模拟子系统向所述光伏板(41)提供光能。

技术总结
一种海上光伏规则波模拟实验装置，包括波浪状态采集子系统、规则波模拟子系统、光伏模拟子系统和实验控制子系统；所述波浪状态采集子系统用于采集目标海域的波浪状态数据；所述规则波模拟子系统用于根据所述波浪状态数据驱动光伏板动作；所述光伏模拟子系统用于向所述光伏板提供光能；所述实验控制子系统用于根据所述波浪状态数据控制所述规则波模拟子系统，并且获取和处理所述光伏板的发电数据。本发明提供一种海上光伏规则波模拟实验装置及方法，能够实现对光伏板在目标海域中的实际发电情况进行模拟，充分验证是否适合在目标海域中部署光伏系统。

技术研发人员：邵楠,练继建,刘润,李佩瑶,王孝群,王珂,黄怀毅
受保护的技术使用者：河北工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7