CN101915890B - 用于船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置，其包括工作箱、贮水箱、及在所述工作箱与所述贮水箱之间输送海水的水泵，所述工作箱内设置有用于固定太阳能电池板的试样架，所述海洋环境模拟装置还包括用于使所述工作箱振动的模拟船舶振动频率的激振器。本发明的海洋环境模拟装置可以在实验室条件下模拟船用太阳能电池板的海洋环境，实现干湿交替、海水冲刷、污染的大气环境对船用太阳能电池板的腐蚀模拟试验研究以及振动模拟试验研究，在有限的时间内取得大量科学的试验数据，为研究太阳能电池板在海洋环境下的腐蚀和电力输出特性提供便捷的试验条件。

Description

用于船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种用于船用太阳能电池板测试的海洋环境模拟装置。
背景技术
随着石油资源的枯竭和环保要求的不断提高，绿色船舶已成为未来船舶发展的方向，其中新型能源推进船舶最具有革新性和代表性，其将充分利用太阳能等零污染或可再生能源，为船上设施提供能量，完成船舶的操作。而船用太阳能电池板所处的海洋环境极为苛刻，海洋中的波浪起伏与船舶机械设备运转所产生的振动相互叠加，会导致太阳能电池板发电效率的降低。此外，海洋环境中含有大量的盐分、水气及海风中夹杂的酸碱性物质，受这些因素的影响，太阳能电池板玻璃盖片会发生污染、着色、腐蚀和磨损等一系列情况，导致玻璃盖片的光学性能衰减和表面损伤，进而导致太阳能电池板发电效率的降低。
对于船用太阳能电池板的海洋环境方面的研究，如果采用自然环境试验，存在诸多问题，比如需要大量的人力、物力和财力，而且存在试验周期过长，不便于随时观察和测试，以及会受到船舶本身空间等方面的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中存在的不足，提供一种基于实验室平台的船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置，从而在较短的时间内取得大量科学合理的试验数据，为提高船用太阳能电池板的发电效率提供参考依据。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
用于船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置，其包括工作箱、贮水箱、及在所述工作箱与所述贮水箱之间输送海水的水泵，所述工作箱内设置有用于固定太阳能电池板的试样架，其特征在于，所述海洋环境模拟装置还包括用于使所述工作箱振动的模拟船舶振动频率的激振器。
所述激振器固定于刚性体上，所述激振器通过连接杆与所述工作箱的中间位置相连，从而将激振力传递给所述工作箱。
所述海洋环境模拟装置还包括隔振器，所述隔振器设置于工作箱箱体的底部与刚性体之间。
所述海洋环境模拟装置还包括喷雾装置，所述喷雾装置设置于工作箱内部，所述喷雾装置与水泵的出水管连接。
所述海洋环境模拟装置还包括浸没于贮水箱的海水中的细滤器，所述细滤器设置于水泵的进水管上。
所述海洋环境模拟装置还包括设置于工作箱内的粗滤器和用于连通工作箱和贮水箱的软管，所述粗滤器与所述软管相连。
所述工作箱的顶部设置有人造太阳光源。
在所述工作箱的两个相对的侧壁上分别设置有进气口和排气口。
所述海洋环境模拟装置还包括两个风箱，其分别设置于工作箱的两个相对的侧壁上。
本发明的有益效果为：
1.通过激振器模拟船舶振动频率，可以使工作箱内的太阳能电池板在实验室环境中模拟海洋船舶上的振动，可以有限的时间内取得大量科学的试验数据，从而为研究太阳能电池板在海洋环境下的电力输出特性提供便捷的试验条件。
2.使用隔振器可以使整个海洋环境模拟装置与安装地域相对独立，从而排除外界因素对其自身振动情况的影响，进而不会干扰激振器模拟船舶振动所获得的实验结果。
3.通过调整水泵运行周期和风扇转速等试验条件，可以模拟海洋干湿交替环境及海水冲刷太阳能电池板的状态。腐蚀气体，如SO2、NOx、CO2等气体，经过进气口进入到工作箱内，再经由排气口排出，可以用来模拟太阳能电池板的海洋大气腐蚀环境。
4.细滤器可以使贮水箱的海水过滤后进入水泵，从而不会堵塞泵管。粗滤器可以使工作箱的海水过滤后进入软管，也可以避免软管的堵塞。
5.工作箱的顶部设置有人造太阳光源，可以用来模拟太阳光。当然，也可以使用实验室内的自然光来实现。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置的结构示意图。
图2是图1的工作箱及其内部结构的俯视图。
图中：1-工作箱，2-激振器，3-隔振器，4-贮水箱，5-试样架，6-波纹管，7-喷雾装置，8-风箱，9-太阳能电池板，10-卡夹，11-海水，12-粗滤器，13-细滤器，14-水泵，15-进气口，16-排气口，17-人造太阳光源，18-电压-电流测试装置，19-连接杆，142-进水管，144-出水管
具体实施方式
请一并参阅图1和图2，其为本发明实施例提供的一种船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置，其包括工作箱1、激振器2、隔振器3、贮水箱4、试样架5、波纹管6、喷雾装置7、两个风箱8、粗滤器12、细滤器13、水泵14，及人造太阳光源17。
工作箱1内盛有海水11，海水11可为天然的或人工模拟的。试样架5安装在工作箱1的侧壁上，并位于海水11的液面上方。在本实施例中，试样架5为十字形。太阳能电池板9通过四个卡夹10固定在试样架5上。可以理解的是，工作箱1的顶部还可设置可拆装的玻璃上盖，用于阻挡海水飞溅或蒸发。在本实施例中，试样架5的材料为铝合金，工作箱1的外壳材料为有机玻璃。
在本实施例中，水泵14和细滤器13浸没在贮水箱4的海水内。细滤器13设置于水泵14的进水管142上，用于使海水过滤后进入水泵14。水泵14的出水管144的管口与喷雾装置7相连，贮水箱4的海水通过水泵14抽送至喷雾装置7。喷雾装置7优选为工作要求为28L/h，工作水头40m，雾粒直径20～30μm的离心式B型十字雾化喷头。在本实施例中，水泵14为循环泵，优选工作电压24V，最大流量5L/min，最高压力0.42MPa，功率为40W的微型隔膜泵。
粗滤器12浸没在工作箱1的海水11中，粗滤器12与波纹管6的一端相连，波纹管6的另一端置入贮水箱4。喷雾装置7工作后，工作箱1内的液面开始上升，然后通过波纹管6又重新流入至贮水箱4，如此循环利用海水。波纹管6的材料可以为橡胶或塑料。
两个风箱8分别设置于工作箱1的两个相对的侧壁上。进气口15和排气口16分别设置于工作箱1的另外两个相对的侧壁上。
通过调整水泵14运行周期和风扇转速等试验条件，可以模拟海洋干湿交替环境及海水冲刷太阳能电池板9的状态。腐蚀气体，如SO2、NOx、CO2等气体，经过进气口15进入到工作箱1内，再经由排气口16排出，可以用来模拟太阳能电池板9的海洋大气腐蚀环境。
激振器2施加激励力给工作箱1，以此来模拟船舶不同频率的振动。该激励力是根据船舶动力设备运转时引起的船体振动频率范围来设定的，例如80～200Hz。激振器2固定于刚性体上，通过连接杆19将其与工作箱1的中间，即平衡位置相连，进而将激振力传递给工作箱1。在本实施例中，刚性体为地面。在本实施例中，激励器2为惯性式高能电动激振器，其最大激振力不小于50N，频宽范围0-3000Hz，最大振幅±5mm，力常数大于等于16N/A。
隔振器3设置在工作箱1的箱体的下方，并固定于地面上，以使整个海洋环境模拟装置与安装地域相对独立，从而排除外界因素对其自身振动情况的影响，进而不会干扰激振器2模拟所获得的实验结果。可以理解的是，隔振器3的上下端面还可套置橡胶参衬垫，以增大摩擦系数。
工作箱1的顶部设置有人造太阳光源17。在本实施例中，人造太阳光源17为使用供电电压AC220V±20V，频率50HZ，功率3kW的氙灯；光谱等级符合A级AM1.5 Class B/A；光谱范围280～3000nm；光强调节范围200～1000W/m2；照度均匀值在±5％以内；点亮1分钟后，光强稳定在±3％以内。
太阳能电池板9通过铺设在试样架5上的电线与一个电压-电流测试装置18相连。工作箱1内的太阳能电池板9在激振器2的作用下，会发生振动，其电力特性会受到影响，故通过电压-电流测试装置18可测出太阳能电池板9的短路电流、开路电压、峰值功率，峰值功率点电压和电流，并将其折算为标准测试条件(辐射强度1000W/m2，25℃)下的对应值。因此，该海洋环境模拟装置通过模拟船舶在海洋中存在的各种振动频率，可以获得大量船舶振动与太阳能电池电力特性相关的实验数据。
相较于现有技术，本发明的海洋环境模拟装置可以在实验室条件下模拟船用太阳能电池板的海洋环境，实现干湿交替、海水冲刷、污染的大气环境对船用太阳能电池板的腐蚀模拟试验研究以及振动模拟试验研究，在有限的时间内取得大量科学的试验数据，为研究太阳能电池板在海洋环境下的腐蚀和电力输出特性提供便捷的试验条件。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (6)

1.用于船用太阳能电池板电力特性测试的海洋环境模拟装置，其包括工作箱、贮水箱、及在所述工作箱与所述贮水箱之间输送海水的水泵，所述工作箱内设置有用于固定太阳能电池板的试样架，其特征在于，所述海洋环境模拟装置还包括用于使所述工作箱振动的模拟船舶振动频率的激振器；
所述海洋环境模拟装置还包括喷雾装置，所述喷雾装置设置于工作箱内部，所述喷雾装置与水泵的出水管连接；
所述海洋环境模拟装置还包括两个风箱，其分别设置于工作箱的两个相对的侧壁上；
所述工作箱的顶部设置有人造太阳光源。
2.如权利要求1所述的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述激振器固定于刚性体上，所述激振器通过连接杆与所述工作箱的中间位置相连，从而将激振力传递给所述工作箱。
3.如权利要求2所述的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述海洋环境模拟装置还包括隔振器，所述隔振器设置于工作箱箱体的底部与刚性体之间。
4.如权利要求1所述的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述海洋环境模拟装置还包括浸没于贮水箱的海水中的细滤器，所述细滤器设置于水泵的进水管上。
5.如权利要求1所述的海洋环境模拟装置，其特征在于：所述海洋环境模拟装置还包括设置于工作箱内的粗滤器和用于连通工作箱和贮水箱的软管，所述粗滤器与所述软管相连。
6.如权利要求1所述的海洋环境模拟装置，其特征在于：在所述工作箱的两个相对的侧壁上分别设置有进气口和排气口。
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