CN106130482A - 一种光伏组件超加速热循环老化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，包括室外部分和室内部分，所述室外部分包括定日镜；所述室内部分包括光快门、抛物面反光镜、二次聚光器、光伏组件接收器、控制单元、驱动电机，所述抛物面反光镜的凹面朝下，所述二次聚光器设于抛物面反光镜正下方，所述光伏组件接收器设于二次聚光器正下方，所述光快门设于光伏组件接收器正下方；所述控制单元与光伏组件接收器和驱动电机均为电性连接，驱动电机的输出轴端部设有一个齿轮B，所述齿轮B与齿轮A啮合。本发明不仅适用于普通平板光伏组件，还可用于聚光型光伏组件的试验研究，另外，只需简单操作还可将本装置改用于高倍聚光光伏发电***，提高了试验设备的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种光伏组件老化试验装置，具体涉及一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，属太阳能光伏组件检测技术领域。
背景技术
太阳能光伏发电是近年来太阳能众多利用方式中发展最快、最具活力的研究领域。光伏发电是将太阳能直接转化为电能的一种发电方式，在人们生产生活的各个方面得到广泛的应用，而光伏组件则是实现光伏发电的核心部件。由于光伏组件长期运行于户外，因而组件会受到户外气候环境因素的影响。为了保证光伏组件长期使用的稳定性，因而需要测定光伏组件承受温度失配、老化以及其它因重复的温度变化引起的应力的能力，即要对光伏组件开展热循环老化试验，以保证其在不同户外气候条件下都具有稳定的发电性能。
目前，人们通常采用以下两种方法来考察光伏组件的长期可靠性：一种是户外自然老化试验方法，即直接利用自然环境进行的老化试验，其优点是户外环境真实、试验结果可靠，缺点是自然老化周期相对较长，而且不同年份、季节﹑地区气候条件的差异性导致了试验结果的不可比性。另一种是人工加速老化试验方法，即在室内利用特定的老化箱模拟自然环境条件的某些老化因素进行的老化试验，其优点是相比户外自然老化试验，试验周期明显缩短，试验条件可控，试验结果可再现性强，缺点是老化箱内并不能完全模拟户外的气候条件，试验结果的真实可靠性尚有分歧。
具体的，在现有的热循环老化试验箱中，采用人工加热的方式模拟光伏组件的工作温度，要完成IEC61215地面晶体硅光伏组件设计与鉴定标准和IEC62108聚光太阳能接收器和组件设计与鉴定标准所要求循环总数仍需较长的时间。另外，通常热循环试验箱中没有光照，为模拟户外电池真实的工况，还需用外部的直流电源提供反方向的规定电流注入电池,试验程序复杂。最后，传统热循环老化箱一般使用压缩机进行制冷，结构复杂、破坏环境。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中存在的不足，提供一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，解决光伏组件户外老化试验耗时长、室内加速老化试验模拟自然环境因素差及试验操作程序复杂等问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术解决方案是：
一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，包括室外部分和室内部分，所述室外部分包括定日镜；所述室内部分包括光快门、抛物面反光镜、二次聚光器、光伏组件接收器、控制单元、驱动电机，所述抛物面反光镜的凹面朝下，所述二次聚光器设于抛物面反光镜正下方，所述光伏组件接收器设于二次聚光器正下方，所述光快门设于光伏组件接收器正下方；光快门的数量至少为2个，光快门的中心轴上设有可转动的转轴，相邻两个光快门之间的转轴通过链条连接，当光快门转动到水平位置时，任意相邻两个光快门相连接；所述其中一个光快门上的转轴端部设有一个齿轮A；所述控制单元与光伏组件接收器和驱动电机均为电性连接，驱动电机的输出轴端部设有一个齿轮B，所述齿轮B与齿轮A啮合。
进一步，所述二次聚光器的截面为梯形，所述梯形的上底边长度大于下底边长度。
进一步，所述光伏组件接收器的最大宽度小于等于所述二次聚光器下底边的长度。
进一步，所述光伏组件接收器包括选择性涂层、光伏组件、热电冷却器和温度传感器，所述光伏组件上表面设有选择性涂层，所述光伏组件下表面设有热电冷却器，热电冷却器与控制单元电性连接，所述光伏组件上设有温度传感器，温度传感器与控制单元电性连接。
进一步，所述抛物面反光镜为碟式聚光器或槽式聚光器。
进一步，所述选择性涂层为纳米三氧化二铝或二氧化锡。
进一步，所述光伏组件为普通平板光伏组件或聚光型光伏组件。
进一步，所述热电冷却器为PN型半导体器件。
与现有技术相此，本发明的有益效果是：
(1)与室内传统的热循环老化箱相比，本发明直接利用自然阳光辐射能转化的热能作为热循环老化试验的热源，完全与光伏组件实际工作环境相同，试验结果更加真实可靠，并且不需要外部电源注入电流，试验程序更加简单；与户外老化试验相比，由于采用聚光技术将使试验周期明显缩短，提高了样品试验效率和设备使用效率。
(2)采用太阳光谱分频技术，将太阳光中的紫外部分滤除，消除了紫外因素对热循环试验产生的影响。
(3)本试验装置不仅适用于普通平板光伏组件，还可用于聚光型光伏组件的试验研究，另外，只需简单操作还可将本装置改用于高倍聚光光伏发电***，提高了试验设备的利用效率。
附图说明
图1为本发明装置的结构与原理示意图。
图2为本发明中光伏组件接收器的结构与原理示意图。
其中，1-定日镜、2-光快门、3-抛物面反光镜、4-二次聚光器、5-光伏组件接收器、6-控制单元、7-驱动电机、8-选择性涂层、9-光伏组件、10-热电冷却器、11-温度传感器
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示，一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，包括室外部分和室内部分，所述室外部分包括定日镜1；所述室内部分包括光快门2、抛物面反光镜3、二次聚光器4、光伏组件接收器5、控制单元6、驱动电机7，所述抛物面反光镜3的凹面朝下，所述二次聚光器4设于抛物面反光镜3正下方，所述光伏组件接收器5设于二次聚光器4正下方，所述光快门2设于光伏组件接收器5正下方；光快门2的数量至少为2个，光快门2的中心轴上设有可转动的转轴(即光快门2可绕转轴转动)，相邻两个光快门2之间的转轴通过链条连接(因此可以在其中一个光快门2转动时，其他光快门2同步转动)，链条以设置与转轴末端为最优，此时，链条不会阻挡光线的通过；当光快门2转动到水平位置时，任意相邻两个光快门2相连接(即任意相邻两个光快门2之间不再有缝隙，光线不能穿过)；所述其中一个光快门2上的转轴端部设有一个齿轮A；所述控制单元6与光伏组件接收器5和驱动电机7均为电性连接，驱动电机7的输出轴端部设有一个齿轮B，所述齿轮B与齿轮A啮合，这样在驱动电机7的控制下，所有的光快门2可以实现同步、同角度转动，利于控制从定日镜1反射到抛物面反光镜3的太阳光线的通过量。光快门2以片状结构最最佳，且尤其可以为矩形片状结构，该矩形片状结构可以很好地起到阻挡太阳光通过的作用，且本发明中所有的光快门2以互相平行为最优状态。
图1实为本发明的截面图，如图1所示，所述二次聚光器4的截面为梯形，所述梯形的上底边长度大于下底边长度。
所述光伏组件接收器5的最大宽度小于等于所述二次聚光器4下底边的长度。
如图2所示，所述光伏组件接收器5包括选择性涂层8、光伏组件9、热电冷却器10和温度传感器11，所述光伏组件9上表面设有选择性涂层8，所述光伏组件9下表面设有热电冷却器10，热电冷却器10与控制单元6电性连接，所述光伏组件9上设有温度传感器11，温度传感器11与控制单元6电性连接。
所述抛物面反光镜3为碟式聚光器或槽式聚光器。
所述选择性涂层8为纳米三氧化二铝或二氧化锡。
所述光伏组件9为普通平板光伏组件或聚光型光伏组件。
所述热电冷却器10为PN型半导体器件。
本发明的工作原理为：
太阳光通过户外的带跟踪的定日镜1反射导入室内的抛物面反光镜3上，抛物面反光镜3汇聚的光线反射到二次聚光器4，光线穿过二次聚光器4后进一步汇聚到光伏组件接收器5上，为了模拟光伏组件接收器5中的光伏组件9承受的重复的温度变化，在定日镜1和抛物面反光镜3间设置有通过驱动电机7控制的光快门2，以使被测光伏组件9的温度在最低温度(光快门2处于水平位置，即光线的通过量为0时)和最高温度(光快门2处于垂直位置，即光线的通过量最大时)之间循环，最高温度、最低温度的选取和二者间温度变化的速率以及在每个极端温度下停留的时间由该装置中的定日镜1和抛物面反光镜3提供的聚光比、被测光伏组件9的温度耐受性以及安全性确定。此外，设置在抛物面反光镜3和光伏组件接收器5间的二次聚光器4可使到达光伏组件9的光线均匀，进而使得光伏组件9上的温度分布均匀；光伏组件接收器5中设置的选择性涂层8选用纳米三氧化二铝或二氧化锡，可将来自二次聚光器4的汇聚光线中的紫外光滤除，其余光线到达光伏组件9，从而消除紫外因素对热循环试验产生的影响；设置于光伏组件9上的温度传感器可以将光伏组件9的温度以信号的形式传送给控制单元6，另外，光伏组件9的背面设置有热电冷却器10，其与控制单元6协同实现光伏组件9的温度控制。
Claims (8)
1.一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，包括室外部分和室内部分，所述室外部分包括定日镜(1)；所述室内部分包括光快门(2)、抛物面反光镜(3)、二次聚光器(4)、光伏组件接收器(5)、控制单元(6)、驱动电机(7)，所述抛物面反光镜(3)的凹面朝下，所述二次聚光器(4)设于抛物面反光镜(3)正下方，所述光伏组件接收器(5)设于二次聚光器(4)正下方，所述光快门(2)设于光伏组件接收器(5)正下方；光快门(2)的数量至少为2个，光快门(2)的中心轴上设有可转动的转轴，相邻两个光快门(2)之间的转轴通过链条连接，当光快门(2)转动到水平位置时，任意相邻两个光快门(2)相连接；所述其中一个光快门(2)上的转轴端部设有一个齿轮A；所述控制单元(6)与光伏组件接收器(5)和驱动电机(7)均为电性连接，驱动电机(7)的输出轴端部设有一个齿轮B，所述齿轮B与齿轮A啮合。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述二次聚光器(4)的截面为梯形，所述梯形的上底边长度大于下底边长度。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述光伏组件接收器(5)的最大宽度小于等于所述二次聚光器(4)下底边的长度。
4.根据权利要求1或3所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述光伏组件接收器(5)包括选择性涂层(8)、光伏组件(9)、热电冷却器(10)和温度传感器(11)，所述光伏组件(9)上表面设有选择性涂层(8)，所述光伏组件(9)下表面设有热电冷却器(10)，热电冷却器(10)与控制单元(6)电性连接，所述光伏组件(9)上设有温度传感器(11)，温度传感器(11)与控制单元(6)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述抛物面反光镜(3)为碟式聚光器或槽式聚光器。
6.根据权利要求1所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述选择性涂层(8)为纳米三氧化二铝或二氧化锡。
7.根据权利要求1所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述光伏组件(9)为普通平板光伏组件或聚光型光伏组件。
8.根据权利要求1所述的一种光伏组件超加速热循环老化试验装置，其特征在于，所述热电冷却器(10)为PN型半导体器件。
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