用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法及试验箱

技术领域

本发明涉及光伏领域，具体地涉及用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法及试验箱。

背景技术

光伏组件(也称为“太阳能电池板”)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。光伏组件的主要作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。光伏组件在不同的应用环境下老化(或衰减)程度也会发生变化。因此，为了了解光伏组件在特定环境下的老化程度，需要将光伏组件放置在试验箱中，并模拟该特定环境对光伏组件进行模拟老化试验。

例如，中国发明专利申请公开文献CN111313832A公开了一种光伏组件的耐受性能测试方法。该光伏组件的耐受性能测试方法包括对光伏组件进行紫外老化、机械老化、环境老化，其中，环境老化又包括热循环老化、湿冻老化、和湿热老化中的至少一种。该测试方法主要是针对移动能源光伏组件所需的紫外耐受性能。然而，光伏组件在高纬度环境的老化程度无法通过该测试方法准确地模拟在实际环境中的老化程度。图1示出现有技术单独紫外在设定温度范围60±5℃的状态下的试验方法。同样的，该试验方法也不能准确地模拟光伏组件在实际环境中的老化程度。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的光伏组件的试验方法不能更精确地模拟光伏组件在实际环境中的老化程度的技术问题，本发明提供一种用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法，所述紫外模拟湿冻试验方法包括：

将待试验的光伏组件置于试验箱中；

基于待模拟的紫外湿冻试验条件，设置紫外湿冻试验参数；和

基于所述紫外湿冻试验参数，实施预定次数且连续的试验循环，每个试验循环都持续预定时间段并包括如下过程：

将所述试验箱内的温度升到预定高温，并且在所述预定高温下持续所述预定时间段的第一子时间段，同时将所述试验箱内的湿度控制在预定湿度范围内；

在经过所述第一子时间段后，停止控制所述试验箱内的湿度，将所述试验箱内的温度降到第一预定低温，并且在所述第一预定低温下持续所述预定时间段的第二子时间段，所述第二子时间段短于所述第一子时间段；和

在开始第一次试验循环时或在达到第二预定低温时打开紫外灯光源，并在达到第三预定低温时关闭所述紫外光源，所述第三预定低温高于所述第一预定低温并低于所述第二预定低温。

在该用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法中，首先基于待模拟的紫外湿冻试验条件，设置紫外湿冻试验参数。这样的紫外湿冻参数可在试验箱内模拟出尽可能接近实际环境的试验环境。然后，根据紫外湿冻试验参数实施预定次数且连续的试验循环。每个试验循环都持续预定时间段并且重复预定次数，可促进光伏组件在模拟环境中快速老化。每个试验循环都包括：将试验箱内的温度升到预定高温，并在该预定高温下持续第一子时间段，同时对试验箱内的湿度进行控制并维持在预定湿度范围内；在第一子时间段后，停止控制试验箱内的湿度，又将试验箱内的温度降到第一预定低温，并在第一预定低温下持续第二子时间段；在开始第一次试验循环时或在达到第二预定低温时打开紫外灯光源，并在达到第三预定低温时关闭紫外光源。这种在同一个试验循环中将温度、湿度、紫外灯辐照根据预定条件结合起来的综合试验方法，再结合连续重复预定次数，可使光伏组件在模拟试验中的老化程度与光伏组件在实际环境连续使用预定年数的老化程度基本一致。因此，通过这种试验方法产生的结果可为光伏组件及其材料的生产厂商、户外电站的定型和选型提供更加科学的依据。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述预定次数≥10次。至少10次连续的试验循环可保证光伏组件在模拟环境中的老化速度。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述预定高温≧85℃，并且所述第一预定低温≦-40℃。这样的高温和低温可使光伏组件在交替出现的湿热和湿冻中快速老化。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述第二预定低温≥0℃，并且所述第三预定低温≤-20℃。基于这两种温度控制紫外光源的打开和关闭，可保证光伏组件经受充分的紫外辐照。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述预定时间段≤24h。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述紫外灯光源具有辐照强度、辐照不均匀度、和紫外光波长，所述辐照强度≤250w/m

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，在所述紫外灯光源的紫外光中，UVB/(UVA+UVB)的百分比为3％～10％。该比例与自然界中的UVB/(UVA+UVB)的百分比保持一致。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述预定湿度范围为30％～85％RH。

在上述用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的优选技术方案中，所述第一子时间段≤20h，并且所述第二子时间段≥0.5h。

本发明还提供一种试验箱，所述试验箱包括可放置光伏组件的试验空间，并且所述试验箱使用上述任一种的紫外湿冻模拟试验方法对所述光伏组件实施紫外湿冻模拟试验。通过该试验箱，可使光伏组件在模拟试验中的老化程度与光伏组件在实际环境连续使用预定年数的老化程度基本一致。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是现有技术单独紫外在设定温度范围60±5℃的状态下的试验方法；

图2是本发明试验箱的实施例的正面示意图；

图3是本发明试验箱的实施例的左视示意图；

图4是本发明试验箱的实施例的俯视示意图；

图5是本发明用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的流程图；

图6是本发明用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的实施例的紫外湿冻综合试验曲线。

附图标记列表：

1、试验箱；11、箱体；12、双开门；121、触摸屏；122、观察窗；123、门开关；124、门把手；13、试验空间；14、电控室；15、水控室；16、灯具开孔；17、泄压孔；18、电源线孔；19、测试孔；20、空调系统；21、压缩机；22、冷凝器；23、蒸发器；30、升级结构；40、风机。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

为了解决现有技术中的光伏组件的试验方法不能更精确地模拟光伏组件在实际环境中的老化程度的技术问题，本发明提供一种用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法，该紫外模拟湿冻试验方法包括：

将待试验的光伏组件置于试验箱中(步骤S1)；

基于待模拟的紫外湿冻试验条件，设置紫外湿冻试验参数(步骤S2)；和

基于紫外湿冻试验参数，实施预定次数且连续的试验循环，每个试验循环都持续预定时间段并包括如下过程(步骤S3)：

将试验箱内的温度升到预定高温，并且在预定高温下持续预定时间段的第一子时间段，同时将试验箱内的湿度控制在预定湿度范围内(步骤S4)；

在经过第一子时间段后，停止控制试验箱内的湿度，将试验箱内的温度降到第一预定低温，并且在第一预定低温下持续预定时间段的第二子时间段，第二子时间段短于第一子时间段(步骤S5)；和

在开始第一次试验循环时或在达到第二预定低温时打开紫外灯光源，并在达到第三预定低温时关闭紫外光源，第三预定低温高于第一预定低温并低于第二预定低温(步骤S6)。

本发明还包括使用上述紫外湿冻模拟试验方法的试验箱。图2是本发明试验箱的实施例的正面示意图。图3是本发明试验箱的实施例的左视示意图。图4是本发明试验箱的实施例的俯视示意图。如图2-图4所示，在一种或多种实施例中，试验箱1具有大致长方体型的箱体11。在箱体11的前侧设有双开门12。在该双开门12的左侧上设有触摸屏121。通过该触摸屏121可控制该试验箱1并设置试验参数。在双开门12上还设有观察窗122，用于观察试验箱1内部的情况。在双开门12上还设有门开关123和方便拉开双开门12的门把手124。如图3所示，在箱体11内的前部设有试验空间13。光伏组件(图中未示出)可放置在该试验空间13中。在箱体11内的后部放置有空调系统20。空调系统20包括压缩机21、定位在压缩机21上方的冷凝器22、和布置靠近试验空间13的蒸发器23。如图4所示，在箱体11的后部还设有电控室14和水控室15，用于控制空调系统20和湿度调节系统(图中未示出)。在箱体11的顶部上设有升级结构30和风机40。升级结构30位于试验空间13的上方，以方便移动光伏组件。在一种或多种实施例中，升级结构30可带灯，以便为升降操作提供照明。在箱体11的顶部还设有灯具开孔16和电源线孔18。在箱体11的顶部，靠近灯具开孔16，还设有连通试验空间13的泄压孔17。

下面基于上述的试验箱描述本发明的用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法。图5是本发明用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的流程图。光伏组件被放置在试验箱1的试验空间13中，然后开始下述的试验方法。

如图5所示，首先，根据待模拟的紫外湿冻综合试验条件，设定环境和紫外光照的参数(步骤S2)。待模拟的紫外湿冻综合试验条件例如是在高纬度环境中光伏组件被使用5年后的状况。在一种或多种实施例中，根据这种待模拟的状况，需要设定的环境和紫外光照的参数如下：

20次试验循环；

预定高温85℃；

第一预定低温-40℃；

第二预定低温0℃；

第三预定低温-20℃；

预定时间段24h；

第一子时间段20h；

第二子时间段0.5h；

湿度控制范围85％±5％RH；

辐照强度≤250w/m

辐照不均匀度≤15％；

紫外光波长的波段为280～400nm并且是连续的；

UVB占总能量(UVA+UVB)的百分比在3-10％之间。这些参数组合在一起能够保证光伏组件在较短时间内在试验箱内的模拟环境下经受的老化程度与在实际环境中使用较长时间时的老化程度大致一致。

在替代的实施例中，由于待模拟的紫外湿冻综合试验条件的变化，需要设定的环境和紫外光照的试验参数也会随之变化，只要试验参数满足以下要求：

预定高温≥85℃；

第一预定低温≤-40℃；

第二预定低温≥0℃；

第三预定低温≤-20℃；

预定时间段≤24h；

第一子时间段≥20h；

第二子时间段≥0.5h；

湿度控制范围30％～85％RH；

辐照强度≤250w/m

辐照不均匀度≤15％；

紫外光波长的波段为280～400nm并且是连续的；

UVB占总能量(UVA+UVB)的百分比在3-10％之间。这些参数组合在一起同样能够保证光伏组件在较短时间内在试验箱内的模拟环境下经受的老化程度与在实际环境中使用较长时间时的老化程度大致一致。

在试验参数设置完成后，开始第一个试验循环。图6是本发明用于光伏组件的紫外湿冻模拟试验方法的实施例的紫外湿冻综合试验曲线。如图6所示，第一个试验循环从室温开始，例如25℃。因此，当开始第一个试验循环时，立即以设置的辐照强度、辐照不均匀度、波长、UVB的占比打开紫外光源；开启试验箱1内的加热装置将试验空间13内的温度以第一升温速率升至85℃并维持20h(小时)，同时将试验箱1内湿度控制在85％±5％(步骤S4)。第一升温速率小于等于100℃/h，例如95℃/h。在经过20h后，停止控制湿度，并且将试验空间13内的温度降到-40℃并维持0.5h(步骤S5)。当试验空间13内的温度下降达到-20℃时，紫外光源关闭(步骤S6)。如图6所示，在一种或多种实施例中，将试验空间13内的温度降到-40℃以如下方式进行：先以第一较慢降温速率将温度从85℃降到0℃，再以第二较快降温速率将温度从0℃降到-40℃。第一较慢降温速率小于等于100℃/h，例如95℃/h。第二较快降温速率小于等于200℃/h，例如180℃/h。经过0.5h后，重新对试验空间13进行升温操作，以重新开始试验循环，并总共要重复20次(步骤S3)。当试验空间13升温达到0℃时，紫外光源重新打开(步骤S6)。

完成上述紫外湿冻试验过程后，该光伏组件可被用来测试功率衰减情况。进一步地，可观察光伏组件的材料的外观，并测量其力学性能和电性能等。最后，将上述数据与户外实际使用5年后的光伏组件的对应数据进行比较，以分析他们之间的差异。

通过上述20次的热循环加紫外的综合试验，当紫外累积量达到75KWH/m2时，通过本发明的综合模拟方法测试后的光伏组件及其材料，与高纬度环境中实际使用5年后的光伏组件及其材料进行对比后，可以发现两者的老化状态基本一致，因此本发明的试验方法可以为光伏组件及其材料生产厂商，户外电站的定型和选型提供更加科学依据。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对来自不同实施例的技术特征进行组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。