一种光伏幕墙组件测试方法及系统与流程

本发明涉及光伏，具体涉及一种光伏幕墙组件测试方法及系统。

背景技术：

1、随着可再生能源技术的不断发展，光伏幕墙作为集成了建筑外立面与太阳能发电功能的新型建筑材料，受到了广泛关注。光伏幕墙不仅可以提供绿色能源，还具备美观、节能等优势，因此在现代建筑中得到了广泛应用。然而，为了确保光伏幕墙在实际使用中的高效运行，其组件在安装前需经过严格的测试与评估，以验证其在各种环境条件下的性能与可靠性。

2、目前，光伏幕墙组件的测试方法通常采用单一或分离式的测试设备，如光伏组件i-v特性测试仪、环境模拟箱和老化试验设备等。这些设备分别对光伏组件的电性能、光照响应、环境适应性等进行独立测试。例如，常用的i-v特性测试仪可以测量组件在不同光照强度下的电流-电压曲线，评估其最大功率点和转换效率。而环境模拟箱则用于模拟高温、高湿、低温等极端气候条件，测试组件的抗老化性能。

3、虽然现有技术能够在一定程度上对光伏幕墙组件进行测试和评估，但在以下几个方面存在明显的不足：一是测试条件的单一性与局限性。现有的测试设备大多只能模拟单一的测试条件，如光照或环境因素，无法在综合环境中同时测试组件的性能。这导致测试结果往往无法全面反映光伏幕墙组件在实际应用中的表现，尤其是在复杂多变的自然环境下。二是测试数据缺乏关联性。由于测试设备分散且独立，各种测试数据之间缺乏联动和关联。例如，光照响应测试与耐久性测试是分开进行的，导致无法在统一的条件下评估组件的综合性能和长期稳定性。数据之间的脱节影响了对组件整体性能的评估精度。三是耐久性与老化测试的局限。现有的老化测试设备多以单一环境因素(如高温、紫外线)为主，无法模拟多种应力因素共同作用下的组件老化过程。而实际应用中，光伏幕墙往往同时受到光照、温湿度、风载等多种因素的长期影响，这些因素的交互作用会加速组件老化，现有的测试方法无法有效捕捉这种复合效应。四是缺乏智能化与远程控制。现有测试系统大多为手动操作和本地控制，无法实现智能化的参数调整和远程监控。随着光伏幕墙项目规模的扩大和多样化需求的增加，现有系统难以满足高效测试和协同管理的要求。

4、由于现有技术存在上述问题，光伏幕墙组件在实际应用中可能出现以下不良后果：组件在实际环境中的性能偏差较大，导致在真实使用中组件效率下降，无法达到预期的发电量；潜在故障无法及早发现，缺乏综合性和关联性测试使得组件在复杂环境下的潜在问题(如热点效应、材料老化)无法在测试阶段暴露，进而导致系统运行中的故障和维护成本增加；产品质量与市场竞争力受影响，测试方法不完善影响了产品质量的提升，削弱了在市场中的竞争力；维护与运维成本增加，由于耐久性测试不充分，光伏幕墙在长期运行中可能面临频繁的维护需求，增加了运维成本，对项目整体经济性产生负面影响。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提出一种光伏幕墙组件测试方法及系统，通过光源模拟模块和环境模拟模块，可以精确再现各种复杂的光照条件(如不同时间段、天气变化)和环境条件(如温度、湿度、风速、沙尘等)，确保测试结果能够反映光伏幕墙组件在实际应用中的真实表现。不同模块的协同工作使得测试能够涵盖极端工况下的组件性能。

2、为实现上述目的，本发明提供一种光伏幕墙组件测试方法，包括：

3、步骤1：建立光伏幕墙组件的测试环境；

4、步骤2：光伏幕墙组件的电性能初步评估；

5、步骤3：基于自适应光谱分析的效率测试；

6、步骤4：多因素耦合的耐久性测试；

7、步骤5：光伏幕墙组件集成性能测试；

8、步骤6：基于数字孪生技术的性能预测与优化；

9、步骤7：综合测试数据的智能分析与报告生成。

10、进一步地，步骤1具体如下：

11、步骤1.1：根据光伏幕墙的安装位置，设计一套可调节角度的模拟测试平台，确保组件在不同倾斜角度下的光照条件能够重现实际应用场景；

12、步骤1.2：在测试平台上配置高精度的光源模拟器，光源模拟器应能够调整光谱分布，以模拟不同时间段(如清晨、正午、傍晚)以及不同天气条件(如晴天、阴天、雨天)下的光照强度；

13、步骤1.3：环境模拟部分包括温控系统和湿度控制装置，用于调节测试环境中的温度和湿度，以模拟从极寒到高温、从干燥到潮湿等极端环境下组件的工作状态；

14、步骤1.4：测试环境中还需设置风速控制器与颗粒物喷射系统，模拟风沙、灰尘、酸雨等恶劣条件下的实际运行环境。

15、进一步地，步骤2具体如下：

16、步骤2.1：连接多通道数据采集系统，包括高精度电流传感器和电压传感器，对光伏组件的开路电压、短路电流、最大功率点电压和电流进行实时采集；

17、步骤2.2：数据采集系统与测试控制软件进行联动，通过设置光源的不同光照强度、角度和频率，实时记录组件在这些条件下的输出曲线；

18、步骤2.3：通过对比实际测试数据与标准光伏测试曲线，评估组件是否存在明显的电性能缺陷，如功率衰减、开路电压异常等。

19、进一步地于，步骤3具体如下：

20、步骤3.1：使用自适应光谱分析仪实时监测组件表面的光谱分布情况，确保在不同时间段、光照条件下测试数据的准确性；

21、步骤3.2：自适应光谱分析仪具备动态调整功能，根据不同测试光源和环境的变化，自动调整其波段范围，确保光谱覆盖率最大化；

22、步骤3.3：测试过程中，实时计算光伏组件在特定光谱下的转换效率，记录光谱强度、入射角度、温度等参数；

23、步骤3.4：数据分析部分将不同光谱下的能量转换效率进行归一化处理，从而得到光伏组件在全光谱下的综合效率表现。

24、进一步地，步骤4具体如下：

25、步骤4.1：在封闭测试环境中，引入紫外光辐射、温湿度周期变化、酸雨模拟和颗粒物喷射，模拟光伏幕墙在长期运行中的各种破坏性因素；

26、步骤4.2：测试设备采用多维应力加载系统，周期性施加机械应力(如拉伸、压缩、弯曲等)，结合温度应力进行耦合测试，观察组件在应力与环境因子共同作用下的衰减情况；

27、步骤4.3：引入热成像仪对组件表面进行温度分布监测，识别出潜在的热点问题；

28、步骤4.4：长期老化测试完成后，对组件进行物理性能检测，检查其机械强度、密封性、光透过率等指标的变化情况，并与初始状态进行对比分析。

29、进一步地，步骤5具体如下：

30、步骤5.1：将经过单独测试的光伏组件集成到模拟建筑结构中，形成实际应用环境，通过模拟太阳轨迹的光照系统，观察光伏幕墙在建筑中的遮阳、透光与发电性能表现；

31、步骤5.2：在集成环境下，配置多点数据采集装置，分别在光伏幕墙的不同区域实时采集电参数、光照强度、温度等数据，评估组件在不同区域的性能一致性；

32、步骤5.3：测试期间记录光伏幕墙在建筑结构中的负载分布与应力变化，确保其在风荷载、地震等极端条件下的结构安全性；

33、步骤5.4：对幕墙在不同季节、气候条件下的性能进行模拟，计算全年发电量和遮阳效果。

34、进一步地，步骤6具体如下：

35、步骤6.1：建立光伏幕墙组件的三维数字孪生模型，模型中包含组件的几何信息、材料属性、电性能参数等数据；

36、步骤6.2：通过历史测试数据和现场监测数据，训练数字孪生模型，提升其在不同工况下的性能预测准确度；

37、步骤6.3：在模型中引入环境因子(如日照角度、温度、灰尘覆盖率等)，并模拟光伏组件在未来多年的运行情况，预测其发电效率、老化速度及维修需求；

38、步骤6.4：基于数字孪生模型的模拟结果，提出针对性优化方案，如组件清洗频率调整、表面涂层改进等，以延长组件寿命并提升整体系统性能。

39、进一步地，步骤7具体如下：

40、步骤7.1：测试过程中收集的多维数据通过物联网传输到中央数据处理平台，并由ai算法对数据进行初步清洗、分析；

41、步骤7.2：利用大数据分析技术对多源测试数据进行相关性、趋势性和异常检测，形成组件性能的多维分析模型；

42、步骤7.3：自动生成结构化测试报告，包括电性能分析、耐久性评估、光谱效率、集成性能表现等内容，并提供数据可视化图表，帮助决策者更好地理解测试结果；

43、步骤7.4：测试报告还包含数字孪生模拟结果的预测性数据，进一步补充实际测试中无法覆盖的长期性能信息，形成完整的技术评估与改进建议。

44、一种光伏幕墙组件测试系统，适用于所述的一种光伏幕墙组件测试方法，包括：

45、测试平台模块，用于固定和调整待测光伏幕墙组件的安装角度和位置，所述测试平台模块包括角度调节单元和固定单元，角度调节单元通过伺服电机控制，以在0°至90°范围内调节光伏组件的倾斜角度，固定单元用于稳定光伏幕墙组件，确保在测试过程中不受外部干扰；

46、光源模拟模块，用于模拟自然光照条件，包括全光谱led光源阵列和光照角度控制单元，全光谱led光源阵列能够模拟不同光谱分布的太阳光，并根据预设光照条件，自动调整光谱输出的波段和强度，光照角度控制单元通过可编程反射镜系统调整光照角度，以模拟不同时间段的日照路径；

47、环境模拟模块，用于模拟不同环境条件对光伏幕墙组件的影响，包括温湿度控制单元、风速调节单元和颗粒物喷射单元，温湿度控制单元用于调节测试环境中的温度和湿度，风速调节单元用于生成不同风速条件，颗粒物喷射单元通过多向可调喷嘴系统喷射模拟沙尘和污染物，以测试光伏组件在恶劣环境下的性能。

48、进一步地，还包括：

49、数据采集与分析模块，用于实时采集并处理光伏幕墙组件的输出数据，包括多通道电流与电压传感器、光谱分析单元和数据处理中心，光谱分析单元通过动态调整采样频率和光谱分辨率，确保测试数据在不同光源条件下的准确性；数据处理中心结合ai算法和数字孪生技术，对测试数据进行实时建模，并结合机器学习算法预测光伏幕墙组件的长期性能变化；数据采集与分析模块还包括角度传感器和位置传感器，用于实时监测和反馈光伏组件的安装角度和位置；

50、耐久性测试模块，用于模拟光伏幕墙组件的长期使用环境，包括紫外辐射源、应力加载单元和热成像仪，应力加载单元采用液压伺服控制技术，通过多轴应力耦合实现复杂的应力场模拟，结合温湿度循环进行耦合测试，热成像仪通过多频段扫描识别潜在的热缺陷，并结合数据处理中心生成热点分布图

51、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

52、1.本发明提供了一种光伏幕墙组件测试方法及系统，通过光源模拟模块和环境模拟模块，可以精确再现各种复杂的光照条件(如不同时间段、天气变化)和环境条件(如温度、湿度、风速、沙尘等)，确保测试结果能够反映光伏幕墙组件在实际应用中的真实表现。不同模块的协同工作使得测试能够涵盖极端工况下的组件性能。

53、2.本发明提供了一种光伏幕墙组件测试方法及系统，集成了多通道传感器和光谱分析单元，能够实时采集光伏组件的电性能、光谱响应和环境数据。数据采集与分析模块利用ai算法和数字孪生技术对测试数据进行深度分析，生成详细的性能报告和优化建议。这一智能化的分析流程提升了测试效率，并为产品优化提供了数据支持。

54、3.本发明提供了一种光伏幕墙组件测试方法及系统，耐久性测试模块通过紫外辐射、温湿度循环和应力加载，全面评估光伏组件在长期使用中的老化过程，并结合热成像技术识别潜在的故障点。这种测试方法使得产品在实际应用中更具可靠性，并能够通过寿命预测模型为后续的维护规划提供依据；系统支持远程监控和数据管理，测试过程中的所有数据均实时上传至云平台，用户可以通过远程界面调整测试参数、查看实时数据和生成报告。多用户协同分析功能使得不同团队能够共享测试成果，快速做出优化决策，提高了测试的灵活性和协作效率。

55、4.本发明提供了一种光伏幕墙组件测试方法及系统，基于测试数据生成的数字孪生模型不仅可以预测组件在未来不同环境下的性能变化，还可以提供针对性的优化建议(如调整安装角度、优化清洗周期等)，帮助设计者和运维团队提升产品的整体性能和经济效益；各个模块之间的高度集成和灵活的模块化设计，使得该系统能够根据不同测试需求进行快速配置和调整。无论是新产品的开发测试，还是已有产品的性能改进，该系统都能够提供快速、准确、全方位的测试服务。

技术特征：

1.一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤1具体如下：

3.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤2具体如下：

4.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤3具体如下：

5.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤4具体如下：

6.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤5具体如下：

7.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤6具体如下：

8.根据权利要求1所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，步骤7具体如下：

9.一种光伏幕墙组件测试系统，适用于权利要求1-8中任一项所述的一种光伏幕墙组件测试方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种光伏幕墙组件测试系统，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明提出一种光伏幕墙组件测试方法及系统，包括：建立光伏幕墙组件的测试环境；光伏幕墙组件的电性能评估；进行基于自适应光谱分析的效率测试；进行多因素耦合的耐久性测试；进行光伏幕墙组件集成性能测试；基于数字孪生技术的性能预测与优化；综合测试数据的智能分析与报告生成。本发明在模拟复杂环境、智能数据分析、耐久性评估、远程协同管理等方面具有显著优势，能够大幅提高光伏幕墙组件的测试精度和效率，为实际应用中的产品设计、制造和运维提供强有力的技术支撑。

技术研发人员：李冬杰,季维程,张海雷,卜华宁,刘义银,张方
受保护的技术使用者：南京三惠建设工程股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5