一种双玻光伏组件热电耦合分析方法技术

本发明专利技术公开一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，首先，从光伏电池的单二极管等效物理模型出发，得出光伏组件的简化工程数学模型，并搭建其仿真模型。其次，根据双玻光伏组件的结构特点、物理特征和光学特性，分析其热交换方式，并根据能量平衡方程建立了组件温度、功率、对流及热辐射的关系方程，得出组件温度物理方程。最后，结合组件工程数学模型和温度物理方程，建立热电耦合仿真模型，实现双玻光伏组件性能的热电偶合分析。本发明专利技术提弥补了现有模型在双玻组件性能研究过程中对温度影响的考虑不足，有效的弥补了该领域的空缺，有利于双玻光伏组件性能研究，也有利于双玻光伏组件进一步市场化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏发电领域，特别是涉及一种双玻光伏组件热电偶分析方法。
技术介绍
随着光伏技术的迅猛发展，适应各种实际需求和环境要求的组件产品不断问世。双玻光伏组件采用双面玻璃对称结构，在防隐裂、防火和抗PID衰减等方面相对于普通组件有巨大优势，日益成为组件生产商和用户关注的焦点。在环境辐照条件不变的情况下，温度变化会造成组件输出功率的变化。对一般的硅晶电池来说，温度每增加1℃，开路电压VOC减少约0.37％，而短路电流ISC增加约0.05％。电池温度升高将导致组件最大功率点微向左上方移动，最大功率将减小约0.5％/℃。可见电池的温度会对电池输出功率造成明显的影响，是研究光伏组件发电性能的一个关键因素。目前，光伏组件发电性能的仿真方法主要是基于半导体原理建立的光伏组件数学模型，通过软件进行仿真计算。由于性能研究阶段，组件测试平台处于离网环境下，其实际温度比并网环境下组件温度高。因此，直接利用现有光伏组件的数学模型会产生偏差。少数的仿真方法考虑了温度对组件输出功率的影响，但主要是针对普通组件。双玻组件由于采用玻璃-EVA-电池-EVA-玻璃结构(EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer)为以乙烯-醋酸乙烯共聚物为塑胶原料塑胶板)，不同于普通组件的玻璃-EVA-电池-EVA- 背板结构，具有不同的光学特点和物理特征。因此，现有方法无法很好的满足双玻光伏组件的分析要求。
技术实现思路
针对现有技术上存在的不足，本专利技术公开了一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，对双玻光伏组件的热交换过程进行分析，建立双玻光伏组件的热电耦合仿真模型。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：a.从光伏电池的单二极管等效物理模型出发，得出光伏组件的简化工程模型，并搭建其仿真模型，所述仿真模型是基于可编程软件平台搭建的。b.根据双玻组件的结构特点、物理特征和光学特性，分析双玻光伏组件的热交换方式，并根据能量平衡方程建立了组件温度、功率、对流及热辐射的关系方程，得出组件温度物理方程；c.结合所述步骤a和步骤b建立双玻光伏组件的热电耦合仿真模型。所述步骤b中双玻组件的能量平衡方程计算方法如下： q i n - P o u t - q l o s s - C mod dT mod d t = 0 - - - ( 8 ) ]]>其中qin是双玻光伏组件吸收的太阳辐射，Pout是双玻光伏组件输出功率，qloss是双玻光伏组件与外部环境的热交换，Cmod是双玻光伏组件的比热容，Tmod是组件温度，t是时间。所述双玻光伏组件吸收的太阳辐射qin的计算方法如下：qin＝αGA (9)其中G是照射到光伏组件表面的太阳辐射，α是双玻光伏组件的吸收率，A是双玻光伏组件面板的面积。所述双玻光伏组件输出功率Pout的计算方法如下：Pout＝VmIm (10)其中，Vm是光伏组件最大功率点的电压，Im是光伏组件最大功率点的电流。所述双玻光伏组件与外部环境的热交换的计算方法如下：qloss＝qconv+qlw (11)其中qconv代表双玻光伏组件的对流换热方程，qlw代表双玻光伏组件的热辐射方程。所述双玻光伏组件的比热容的计算方法如下： C mod = Σ n = 1 N Ad n ρ n C p , n - - - ( 12 ) ]]>其中A是双玻光伏组件面板的面积，dn是板层的厚度，ρn是板层的密度，Cp,n是板层的比热容，N是组件板层数量，根据具体组件的材料参数值计算双玻光伏组件热容值。所述双玻光伏组件的对流换热方程qconv的计算方法如下：qconv＝Ahconv(Tmod-Tair) (13)其中A是双玻光伏组件面板的面积，hconv是双玻光伏组件的对流换热系数，Tair是组件周围的空气温度；所述双玻光伏组件的对流换热系数hconv的计算方法如下： h c o n v = Nu c o n v ‾ k t L - - - ( 14 ) ]]>其中Nuconv是结合了自由对流和强制对流的努赛尔数，kt是空气热导率，L是光伏组件的特征长度。所述双玻光伏组件的热辐射方程qlw计算方法如下：qlw＝σεT4＝qlw,front+qlw,back (17)其中， q l w , f r o n t = Aσϵ f r o n t [ F f s ( T mod 4 - T s k y 4 ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：a.从光伏电池的单二极管等效物理模型出发，得出光伏组件的简化工程模型，并搭建其仿真模型，所述仿真模型是基于可编程软件平台搭建的。b.根据双玻组件的结构特点、物理特征和光学特性，分析双玻光伏组件的热交换方式，并根据能量平衡方程建立了组件温度、功率、对流及热辐射的关系方程，得出组件温度物理方程；c.结合所述步骤a和步骤b建立双玻光伏组件的热电耦合仿真模型。

【技术特征摘要】
1.一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：a.从光伏电池的单二极管等效物理模型出发，得出光伏组件的简化工程模型，并搭建其仿真模型，所述仿真模型是基于可编程软件平台搭建的。b.根据双玻组件的结构特点、物理特征和光学特性，分析双玻光伏组件的热交换方式，并根据能量平衡方程建立了组件温度、功率、对流及热辐射的关系方程，得出组件温度物理方程；c.结合所述步骤a和步骤b建立双玻光伏组件的热电耦合仿真模型。2.根据权利要求1所述一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于：所述步骤b中双玻组件的能量平衡方程计算方法如下： q i n - P o u t - q l o s s - C mod dT mod d t = 0 - - - ( 1 ) ]]>其中qin是双玻光伏组件吸收的太阳辐射，Pout是双玻光伏组件输出功率，qloss是双玻光伏组件与外部环境的热交换，Cmod是双玻光伏组件的比热容，Tmod是组件温度，t是时间。3.根据权利要求2所述一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于：所述双玻光伏组件吸收的太阳辐射qin的计算方法如下：qin＝αGA (2)其中G是照射到光伏组件表面的太阳辐射，α是双玻光伏组件的吸收率，A是双玻光伏组件面板的面积。4.根据权利要求2所述一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于：所述双玻光伏组件输出功率Pout的计算方法如下：Pout＝VmIm (3)其中，Vm是光伏组件最大功率点的电压，Im是光伏组件最大功率点的电流。5.根据权利要求2所述一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于：所述双玻光伏组件与外部环境的热交换的计算方法如下：qloss＝qconv+qlw (4)其中qconv代表双玻光伏组件的对流换热方程，qlw代表双玻光伏组件的热辐射方程。6.根据权利要求2所述一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于：所述双玻光伏组件的比热容的计算方法如下： C mod = Σ n = 1 N Ad n ρ n C p , n - - - ( 5 ) ]]>其中A是双玻光伏组件面板的面积，dn是板层的厚度，ρn是板层的密度，Cp,n是板层的比热容，N是组件板层数量，根据具体组件的材料参数值计算双玻光伏组件热容值。7.根据权利要求5所述一种双玻光伏组件热电耦合分析方法，其特征在于：所述双玻光伏组件的对流换热方程qconv的计算方法如下：qconv＝Ahconv(Tmod-Tair) (6)其中A是双玻光伏组件面板的面积，hconv是双玻光伏组件的对流换热系数，Tair是组件周围的空气温度；所述双玻光伏组件的对流换热系数hconv的计算方法如下： h c o n v = Nu c o n v ‾ k t L - - - ( 7 ) ]]>其中Nuconv是结合了自由对流和强制对流的努赛尔数，kt是空气热导率，L是光伏组件的特征长度。8.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁坤，刘振飞，覃思宇，高列，茅静，王越，丁汉祥，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32