国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司张纳川获国家专利权
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龙图腾网获悉国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司申请的专利一种光伏组件温度分布预测方法、装置、终端及介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120030955B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510513320.5,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种光伏组件温度分布预测方法、装置、终端及介质是由张纳川;薛岩;陈兆骅;王龙;单霏霏;陈康;卢小钟;张宇武;张赟;曾弋凡;李健宇;张芳慈设计研发完成,并于2025-04-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种光伏组件温度分布预测方法、装置、终端及介质在说明书摘要公布了:本发明公开了一种光伏组件温度分布预测方法、装置、终端及介质,方法包括:将待预测的光伏组件进行网格化处理,并为每块网格赋予初始预设温度;基于环境风速通过风速场仿真获取光伏组件的表面风速分布;结合空气湿度、温度、表面风速及预设温度分别计算各网格的各项传热系数,以构建各网格的正背表面散失热量方程;分别构建各网格的吸收热量方程;分别构建各网格的侧面传递热量方程;建立热量平衡方程以求解各网格的温度,并将当前次各网格的温度求解结果作为其对应的预设温度再进行迭代计算,直至满足预设的终止条件,输出最终求解的各网格温度。本发明提升了温度场预测的空间分辨率,实现了更高精度的光伏组件温度分布预测。
本发明授权一种光伏组件温度分布预测方法、装置、终端及介质在权利要求书中公布了:1.一种光伏组件温度分布预测方法,其特征在于,方法包括以下步骤: 步骤1:将待预测的光伏组件进行网格化处理,每块网格被视为材质均一且等温,并为每块网格赋予初始预设温度; 步骤2:基于环境风速通过风速场仿真获取光伏组件的表面风速分布; 步骤3:结合空气湿度、温度、表面风速及预设温度分别计算各网格的各项传热系数,以构建各网格的正背表面散失热量方程; 步骤4:基于辐照度和光伏转化效率分别构建各网格的吸收热量方程; 步骤5:基于傅里叶定律分别构建各网格的侧面传递热量方程; 步骤6:建立基于、及的热量平衡方程以求解各网格的温度,并将当前次各网格的温度求解结果作为其对应的预设温度再进行迭代计算,直至满足预设的终止条件,输出最终求解的各网格温度,即得到光伏组件的温度分布; 步骤3中,结合空气湿度、温度、表面风速及预设温度分别计算各网格的各项传热系数的步骤包括: 步骤3.1:根据空气湿度和温度计算空气密度、粘度和热导率; 步骤3.2:根据各网格的预设温度、空气温度、粘度和热导率分别计算各网格的正背面自然对流传热系数; 步骤3.3:根据各网格的表面风速、空气密度和粘度分别计算各网格的正背面强迫对流传热系数; 步骤3.4:根据空气温度和预设温度分别计算各网格的正背面辐射传热系数; 所述空气密度、粘度和热导率的计算式分别如下: 式中,、和分别表示空气的密度、粘度和热导率;为空气的温度;为空气的相对湿度;和分别表示干燥空气和水蒸气的摩尔质量;和分别表示大气压强和饱和水蒸气的气压;和分别表示干燥空气的粘度和热导率;和分别表示水蒸气的粘度和热导率;和分别为理想气体到实际气体的修正因子和空气的可压缩因子;表示干燥空气到水蒸气的修正参数;表示和水蒸气到干燥空气的修正参数; 步骤3.3中,计算各网格的正背面强迫对流传热系数的步骤包括: 基于空气的密度和粘度分别计算各网格正背面的临界长度和特征长度的比值,以确定各网格正背面的空气流动类型包括:湍流、混合流动和层流,从而通过下式分别计算得到各网格的正背面强迫对流传热系数: 式中,为强迫对流传热系数,为坐标为网格的正背面的表面风速; 所述各网格正背面的临界长度和特征长度的比值的计算式如下: 式中,指临界雷诺数;和分别为空气的粘度和密度; 所述确定各网格正背面的空气流动类型的步骤包括: 当比值小于0.05时,则空气流动类型为湍流; 当比值不小于0.05且不大于0.95时,则空气流动类型为混合流动; 当比值大于0.95时,则空气流动类型为层流; 步骤3.2中,计算各网格的正背面自然对流传热系数的表达式分别如下: 式中,和分别为网格正面和背面的自然对流传热系数;为普朗特数;为网格的特征长度;为格拉晓夫数;为重力加速度;为体积变化系数;表示坐标为网格的预设温度,为空气的温度;和分别为空气的粘度和热导率,为网格与水平面的夹角; 步骤3中,构建各网格的正背表面散失热量方程如下: 式中,表示坐标为网格的正背表面散热功率;和分别为网格正面和背面的自然对流传热系数;和分别为网格正面和背面的强迫对流传热系数;和分别为网格正面和背面的辐射传热系数;是乘方求和系数;表示坐标为网格的待求解温度;为空气的温度;为单个网格的面积; 步骤4中,构建各网格的吸收热量方程如下: 式中,表示坐标为网格中辐射转化为热能的吸热功率;为光照玻璃透射率;为光照系数吸收比;为辐照度;为标准测试环境下光伏组件的光电转化效率;和分别为标准测试环境下的气温和辐照度;为光伏组件功率温度系数;表示坐标为网格的待求解温度;为光照辐射系数;为单个网格的面积; 步骤5中,构建各网格的侧面传递热量方程如下: 式中,表示坐标为网格的侧面传递热量的传热功率;、和分别表示坐标为、和的网格的预设温度,=-1,0,1;和分别为相邻网格在轴方向上和平面内的距离;为光伏组件侧面边缘网格散失热量的功率;为光伏组件的厚度;为光伏面板材料的热导率; 步骤6中,热量平衡方程如下: 式中,、及分别表示坐标为网格的正背表面散热功率、辐射转化为热能的吸热功率及其侧面传递热量的传热功率。
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