一种太阳辐照度测试方法与流程

1.本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏组件的太阳辐照度测试方法。


背景技术：

2.目前我国光伏产业已进入平价上网时代，随着“碳中和”目标任务的提出，光伏发电的装机容量将迈入新的快速增长模式，与此同时，光伏系统效率的精准评估也显得尤为重要。光伏系统效率指系统实际发电量与理论发电量的比值，其中理论发电量的评估涉及到太阳累计辐射量的计算，所以太阳辐照度准确、快速的测量至关重要。
3.因此，有必要提出一种计算准确的太阳辐照度测试方法。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种太阳辐照度测试方法，其能够测得相对准确的太阳辐照度值。
5.本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明实施例提供一种太阳辐照度的测试方法，包括步骤：
6.获取太阳电池在标准条件下的短路电流i
sct
与太阳辐照度h之间的线性系数k；
7.获取修正到标准条件温度下的短路电流i
sctc
值；
8.获取与该温度修正后的短路电流i
sctc
对应的太阳辐照度h。
9.作为本发明的进一步改进，获取太阳电池在标准条件下的短路电流i
sct
与太阳辐照度h之间的线性系数k包括：
10.获得太阳电池在该标准条件下的短路电流i
sct
11.利用公式k＝i
sct
/1000，计算出对应的线性系数k。
12.其中，所述标准条件是指，太阳电池温度为25℃，光照强度为1000w/m2，太阳光谱为am1.5。
13.作为本发明的进一步改进，获取修正到标准条件温度下的短路电流i
sctc
值的步骤包括：
14.获取任意太阳辐照度下的短路电流i
sc
；以及
15.对该短路电流i
sc
进行修正，以获得修正到标准条件温度下的短路电流i
sctc
值。
16.作为本发明的进一步改进，获取任意太阳辐照度下的短路电流i
sc
包括：
17.向太阳电池输出端并联预设电阻值的取样电阻r，使得流过取样电阻的电流i相当于短路电流i
sc
。
18.作为本发明的进一步改进，取样电阻的预设电阻值r的取值范围为：r＜0.03
·
(v
oct
/i
sct
)，其中，v
oct
为太阳电池标准条件下的开路电压，i
sct
为标准条件下的短路电流。
19.作为本发明的进一步改进，对短路电流i
sc
进行修正，以获得修正到标准条件温度下的短路电流i
sctc
具体是指：
20.利用温度修正公式i
sctc
＝i
sc
α
×isct
×
(25-t)对短路电流i
sc
进行修正，获取温度修正后的短路电流值i
sctc
；
21.其中，t为太阳电池的工作温度，α为温度修正系数，i
sc
为任意太阳辐照度下的短路电流，i
sct
为标准条件下的短路电流。
22.作为本发明的进一步改进，通过向太阳电池配置热敏电阻，以获取太阳电池的工作温度t。
23.作为本发明的进一步改进，获取与该温度修正后的短路电流i
sctc
对应的太阳辐照度h具体是指：
24.利用公式h＝i
sctc
/k，计算与该温度修正后的短路电流i
sctc
对应的出太阳辐照度h。
25.本发明的有益效果是：本发明实施例通过选择阻值适当的取样电阻r，使得流经采样电阻的电流i接近于硅太阳电池的短路电流i
sc
，并用温度修正公式修正太阳电池的短路电流i
sc
，将不同温度下的短路电流i
sc
修正为标准条件温度下的短路电流i
sctc
，使得太阳辐照度h与对应温度修正后的短路电流i
sctc
之间的线性系数k的取值与标准条件下的线性系数值保持相同，最终利用在标准条件下获取的线性系数k推算出不同短路电流值对应的太阳辐照度值。
附图说明
26.图1为本发明实施例提供的太阳辐照度测试方法流程图；
27.图2为本发明实施例所采用的硅太阳电池在标准条件下的i-v曲线；
28.图3为所采用的硅太阳电池在不同温度下的辐照度与短路电流关系曲线；
29.图4为本发明实施例的提供的太阳电池辐照度测试方法的主要电路图；
30.图5为取样电阻r＝0.1ω，硅太阳电池修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h的关系图；
31.图6为取样电阻r＝0.2ω，硅太阳电池修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h的关系图；
32.图7为取样电阻r＝0.3ω，硅太阳电池修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h的关系图。
具体实施方式
33.以下结合附图，对本发明的一个较佳实施例作详细说明。
34.相同温度下，太阳电池的短路电流与太阳辐照度呈线性关系，通过确定太阳电池在标准条件下的短路电流，可以得到太阳电池的线性系数，之后通过获取其他太阳辐照度下的太阳电池的短路电流，并将该短路电流修正到标准条件温度下的短路电流，根据标准条件下的线性系数，就可推算出太阳电池任意短路电流下所对应的太阳辐照度。以上为发明实施例提供的太阳辐照度测试方法的基本思路，下面本发明实施例以硅太阳电池为例对该太阳辐照度测试方法做详细的介绍，当然并不以此为限，可以是其他种类的太阳电池。
35.具体地，如图1所示，该太阳辐照度测试方法包括如下步骤：
36.s1，获取太阳电池在标准条件下的短路电流与太阳辐照度之间的线性系数k；
37.具体地，标准条件是指，太阳电池温度为25℃，光照强度为1000w/m2，太阳光谱为am1.5，通过获得太阳电池在标准条件下的短路电流i
sct
，利用公式k＝i
sct
/1000，可计算出对应的线性系数k。
38.以一块面积2.7cm*1.5cm的硅太阳电池为例，硅太阳电池在标准条件下的i-v曲线如图2所示，硅太阳电池对应于标准条件下的短路电流i
sct
＝130.6ma，开路电压v
oct
＝0.62v，根据公式k＝i
sct
/1000，可知硅太阳电池短路电流与辐照度之间的线性系数k＝i
sct
/1000＝130.6/1000＝0.1306。
39.s2，获取修正到标准条件温度下的短路电流i
sctc
值；
40.已知相同温度下，硅太阳电池的短路电路i
sc
与太阳辐照度h呈线性关系，通过向电池输出端并接电阻值大小适当的取样电阻r，那么硅太阳电池流过取样电阻r的电流i近似于其短路电流i
sc
，这样相当于流经取样电阻r的电流i与太阳辐照度h呈近似线性关系，通过获取流过取样电阻r的电流i相当于获取了硅太阳电池的短路电路i
sc
。
41.为保证硅太阳电池流过取样电阻的电流i近似于其短路电流i
sc
，取样电阻r电阻值的选取较重要。因为，r值过大会造成电池输出电压下降，电流i不接近短路电流i
sc
，电流i与太阳辐照度h不呈线性关系，从而无法保证辐照度测试结果的准确性。
42.本发明的研究人员通过研究发现，取样电阻r电阻值的取值范围为r＜0.03
·
(v
oct
/i
sct
)时，硅太阳电池流过取样电阻的电流i近似于硅太阳电池的短路电流i
sc
。其中，i
sct
和v
oct
分别为硅太阳电池在标准条件(标准光强1000w/m2，电池温度为25℃，太阳光谱为am1.5)下的短路电流和开路电压。
43.具体地，本发明实施例中，测得硅太阳电池的i
sct
＝130.6ma，开路电压v
oct
＝0.62v，那么，取样电阻r的取值范围为r＜0.14ω。
44.另一方面，硅太阳电池的短路电流i
sc
会随着其工作温度t的升高而增加，所以不同温度条件下，硅太阳电池的短路电流i
sc
与太阳辐照度h的线性系数k也不是一个固定值，具体地，如图3所示，因此，为了利用上述步骤1获得的线性系数k推算出任意短路电流i
sc
对应的太阳辐射度，因此，有必要将不同温度下的短路电流i
sc
修正到步骤1获得的线性系数k对应的温度(即25℃)下的短路电流i
sctc
。
45.温度修正后的短路电流i
sctc
可利用温度修正公式i
sctc
＝i
sc
α
×isct
×
(25-t)获取，其中，t为太阳电池的工作温度，i
sc
为任意太阳辐照度下的短路电流，i
sct
为标准条件下的短路电流，α为温度修正系数，具体地，α值为0.5。为了获取太阳电池的工作温度t，例如可通过向太阳电池背板贴上测温热敏电阻，通过热敏电阻测量硅太阳电池的工作温度t。
46.s3，获取与该温度修正后的短路电流i
sctc
对应的太阳辐照度h。
47.已知相同温度下，硅太阳电池的短路电流与太阳辐照度呈线性关系，通过步骤1已经获取了标准条件温度下(25℃)的线性系数k，通过步骤2近似获取了任意太阳辐照强度下的短路电流i
sc
，并通过温度修正公式将该任意太阳辐照强度下的短路电流i
sc
修正为标准条件温度下(25℃)的短路电流i
sctc
，从而通过公式h＝i
sctc
/k，计算出太阳辐照度h。
48.上述测试方法的整个工作电路如图4所示，太阳电池将太阳辐照强度值转换为短路电流，通过在太阳电池输出端并联取样电阻r，从而将短路电流转换为微弱电压信号，微弱电压信号通过差分放大电路放大，放大的电压信号经过滤波电路消除被同时放大的噪声信号，经过滤波后的放大电压信号送入单片机的ad(模数转换)采样接口；硅太阳电池的背板配置测温热敏电阻，用于测量硅太阳电池的工作温度，热敏电阻接入温度采集电路，温度采集电路将温度信号转换成电压信号，送入单片机的ad采样接口；单片机利用本发明实施例提供的太阳辐照度测试方法计算出硅太阳电池的工作温度及短路电流，并用温度来修正
对应的短路电流，再将修正后的短路电流换算成太阳辐照度，最后利用rs485电路输出太阳辐照度值。
49.本发明实施例通过选择阻值适当的取样电阻r，使得流经采样电阻的电流i接近于硅太阳电池的短路电流i
sc
，并用温度修正公式修正硅太阳电池的短路电流i
sc
，将不同温度下的短路电流i
sc
修正为标准条件温度下的短路电流i
sctc
，使得太阳辐照度h与对应温度修正后的短路电流i
sctc
之间的线性系数k的取值与标准条件下的线性系数值保持相同，最终利用标准条件下线性系数k推算出不同短路电流值对应的太阳辐照度值。
50.为了验证本发明实施例中取样电阻r阻值选取的适当性，本发明研究人员做了如下验证，将取样电阻r分别取值0.1ω、0.2ω和0.3ω，利用mc-led-vis全光谱led光源系统模拟器辐照度1200w/m2、1000w/m2、800w/m2、600w/m2、400w/m2和200w/m2辐照硅太阳电池，获取不同辐照度下的工作电流i
sc
，并利用上述温度修正公式获得修正到标准条件温度(25℃)下的短路电流i
sctc
。下面表1，表2，表3分别为取样电阻r分别取0.1ω、0.2ω和0.3ω时，不同辐照度下硅太阳电池的工作电流i和修正电流i
sctc
。
51.表1 r＝0.1ω时，不同辐照度下硅太阳电池的工作电流i和修正电流i
sctc
[0052][0053]
表2 r＝0.2ω时，不同辐照度下硅太阳电池的工作电流i和修正电流i
sctc
[0054]
[0055][0056]
表3 r＝0.3ω时，不同辐照度下硅太阳电池的工作电流i和修正电流i
sctc
[0057][0058]
图5为取样电阻r的阻值为0.1ω修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h的关系图，图6为取样电阻r的阻值为0.2ω修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h的关系图，图7为取样电阻r的阻值为0.3ω修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h的关系图，从图中可以看出，温度修正后的工作电流i
sctc
与辐照度h呈显著的线性关系，但是相比于标准条件下的短路电流，辐照度1000w/m2条件下对应的温度修正后的电流都有所下降，并且电阻值r取值越大电流下降比例越大。其电流误差计算如表3所示。
[0059]
表3电流误差计算
[0060][0061]
另外，取样电阻r分别取0.1ω、0.2ω和0.3ω时，利用本发明实施例提供的太阳辐照度测试方法测试辐照度h，并与实际的辐照度进行比较，发现电阻值r取值越大辐照度值h
偏低越显著，其辐照度误差计算如表4所示。
[0062]
表4辐照度误差计算
[0063][0064]
综合，在获取标准条件下的开路电压v
oct
和短路电流i
sct
后，取样电阻在r＜0.03
·
(v
oct
/i
sct
)范围内取值，既可保证温度修正后的短路电流与辐照度满足良好的线性关系，又可保证硅太阳电池流经采样电阻r的电流更接近于其短路电流i
sc
；通过获取太阳电池的工作温度，将不同温度下的短路电流i
sc
修正为标准条件温度下的短路电流i
sctc
，使得太阳辐照度h与对应温度修正后的短路电流i
sctc
之间的线性系数k的取值与标准条件下的线性系数值保持相同，最终利用标准条件下线性系数k推算出不同短路电流值对应的太阳辐照度值，同时保证了硅太阳电池辐照度测试结果的准确性。
[0065]
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。