[发明专利]光伏组件热流计算方法及装置

权利要求书

1.一种光伏组件热流计算方法，其特征在于，所述方法包括：

获取采集到的光伏组件所在区域的实时气象数据和所述光伏组件的安装参数，其中，所述实时气象数据包括辐照度数据、风向数据、风速数据、湿度数据、气压数据、环境温度数据，所述安装参数包括组件安装倾角、安装方位角、安装海拔、组件材料属性；

根据所述实时气象数据和所述安装参数，计算所述光伏组件的温度分布信息；

所述根据所述实时气象数据和所述安装参数，计算所述光伏组件的温度分布信息的步骤，包括：

根据所述安装参数计算所述光伏组件在所述实时气象数据的影响下任意位置的实时温度，并将所述任意位置的实时温度作为所述光伏组件的温度分布信息；

所述根据所述安装参数计算所述光伏组件在所述实时气象数据的影响下任意位置的实时温度，并将所述任意位置的实时温度作为所述光伏组件的温度分布信息的步骤，包括：

建立所述实时气象数据中的辐照数据光伏组件的等效热模型；

基于所述等效热模型并根据所述光伏组件的安装参数和所述实时气象数据，计算所述光伏组件的组件材料与所在区域环境之间的热关联关系，所述热关联关系包括热传递关系、热对流关系以及热辐射关系，所述光伏组件的组件材料包括EVA、前盖板玻璃、太阳电池、铝边框、背板、密封胶、接线盒；

根据所述热关联关系计算所述光伏组件在所述实时气象数据的影响下任意位置的实时温度，并将所述任意位置的实时温度作为所述光伏组件的温度分布信息；

所述建立所述光伏组件的等效热模型的步骤，包括：

根据所述实时气象数据中的辐照度数据建立光学模型；

根据建立的所述光学模型建立生热模型；

根据所述实时气象数据建立流体模型；

根据建立的所述生热模型和所述安装参数中的组件材料属性建立传热学模型；

将建立的传热学模型、光学模块、生热模块以及流体模型进行耦合，以建立所述光伏组件的等效热模型；

所述传热学模型的计算公式包括：

其中，ρ为密度，kg/m3；Cp为常压热容，J/(kg·K)；T为绝对温度，K；u_trans为扩散速度，m/s；q为导体热通量，W/m2；q_r为辐射热通量，W/m2；α为热膨胀系数，1/K；s为第二应力张量，Pa；Q为额外的热源，W/m3；运算符“：”表示双点积。

2.根据权利要求1所述的光伏组件热流计算方法，其特征在于，所述光学模型的计算公式包括：

其中，S_POA为光伏组件倾斜面的辐照度，G_POA则是光伏组件的倾斜面辐射，表示电池有效吸收效率，τ(θ)_avg为前玻璃在任意入射角度θ下的平均透过率。

3.根据权利要求1所述的光伏组件热流计算方法，其特征在于，所述生热模型的计算公式包括：

其中，Q_pv为光伏组件的内部生热率，A_pv,cells为光伏组件的电池表面面积，V_pv,cells为光伏组件的电池总体积，而η_pv为太阳电池的发电效率，即光电转化效率；S_POA为光伏组件倾斜面的辐照度。

4.根据权利要求1所述的光伏组件热流计算方法，其特征在于，所述流体模型的计算公式包括：

其中，K为湍流动能，ε为湍流耗散率，μ_T为湍流粘度，C_μ为常数。

5.根据权利要求1所述的光伏组件热流计算方法，其特征在于，所述流体模型的计算公式还包括：

或者，

其中，ρ为密度，p为压力，I为应力不变量，F为体力矢量，T为温度，Q为额外的热源，q为导体热通量，η为太阳电池的发电效率，即光电转化效率。

6.一种光伏组件热流计算装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取采集到的光伏组件所在区域的实时气象数据和所述光伏组件的安装参数，其中，所述实时气象数据包括辐照度数据、风向数据、风速数据、湿度数据、气压数据、环境温度数据，所述安装参数包括组件安装倾角、安装方位角、安装海拔、组件材料属性；

计算模块，用于根据所述实时气象数据和所述安装参数，计算所述光伏组件的温度分布信息；

所述计算模块还用于：根据所述安装参数计算所述光伏组件在所述实时气象数据的影响下任意位置的实时温度，并将所述任意位置的实时温度作为所述光伏组件的温度分布信息；

建立所述实时气象数据中的辐照数据光伏组件的等效热模型；基于所述等效热模型并根据所述光伏组件的安装参数和所述实时气象数据，计算所述光伏组件的组件材料与所在区域环境之间的热关联关系，所述热关联关系包括热传递关系、热对流关系以及热辐射关系，所述光伏组件的组件材料包括EVA、前盖板玻璃、太阳电池、铝边框、背板、密封胶、接线盒；根据所述热关联关系计算所述光伏组件在所述实时气象数据的影响下任意位置的实时温度，并将所述任意位置的实时温度作为所述光伏组件的温度分布信息；

根据所述实时气象数据中的辐照度数据建立光学模型；根据建立的所述光学模型建立生热模型；根据所述实时气象数据建立流体模型；根据建立的所述生热模型和所述安装参数中的组件材料属性建立传热学模型；将建立的传热学模型、光学模块、生热模块以及流体模型进行耦合，以建立所述光伏组件的等效热模型；

所述传热学模型的计算公式包括：

其中，ρ为密度，kg/m3；Cp为常压热容，J/(kg·K)；T为绝对温度，K；u_trans为扩散速度，m/s；q为导体热通量，W/m2；q_r为辐射热通量，W/m2；α为热膨胀系数，1/K；s为第二应力张量，Pa；Q为额外的热源，W/m3；运算符“：”表示双点积。