[发明专利]一种双玻光伏组件热电耦合分析方法

摘要

本发明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。

主权项

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；所述步骤b中双玻组件的能量平衡方程计算方法如下：其中q_in是双玻光伏组件吸收的太阳辐射，P_out是双玻光伏组件输出功率，q_loss是双玻光伏组件与外部环境的热交换，C_mod是双玻光伏组件的比热容，T_mod是组件温度，t是时间；所述双玻光伏组件与外部环境的热交换的计算方法如下：q_loss＝q_conv+q_lw                                   (4)其中q_conv代表双玻光伏组件的对流换热方程，q_lw代表双玻光伏组件的热辐射方程；所述双玻光伏组件的对流换热方程q_conv的计算方法如下：q_conv＝Ah_conv(T_mod‑T_air)                               (6)其中A是双玻光伏组件面板的面积，h_conv是双玻光伏组件的对流换热系数，T_air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h_conv的计算方法如下：其中Nu_conv是结合了自由对流和强制对流的努赛尔数，k_t是空气热导率，L是光伏组件的特征长度；其计算式为：其中，H是双玻光伏组件高度，W是双玻光伏组件宽度；结合了自由对流和强制对流的努赛尔数Nu_conv用下式计算：其中，Nu_free是自由对流努赛尔系数，Nu_forced是强制对流努赛尔系数；对倾角小于60°的面板来说，其最常用的外部对流经验关系式如下：其中，Ra_L是瑞利数，其变化范围是0<Ra_L<10⁹；Ψ为光伏组件相对于垂直方向的夹角，取决于普朗特数P_r的函数，其式如下：瑞利数用下式计算：其中Gr_L为格拉肖夫数，T_film为双玻光伏组件表面膜温，v为风粘度，用下式计算：强制对流努赛尔数用下式计算：其中，h_forced为强制对流换热系数，用下式计算：其中，ρ为组件平均密度，Re是雷诺数，C_p为材料的比热容，能够用下式计算：其中ν_w是风速，v为风粘度，w_a是风速调整系数用于修正风向对风速的影响。