具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为本说明书实施例提供的光伏发热系统的结构示意图，如图1所示，本说明书实施例提供的光伏发热系统100可以包括：发热元件110、光伏元件120。其中，发热元件110与光伏元件120相连，发热元件110用于将太阳能转化为电能，并根据转换得到的电能给发热元件110供电，发热元件110用于将电能转化为热能。

发热元件110的阻值R_T与光伏发热系统的最大输出功率P_max、最大输出功率P_max对应的工作电压V_mp之间满足以下公式：

其中，a为影响系数且1.05≤a≤1.40。

在本说明书的一些实施例中，上述光伏元件120可以由若干光伏板组成。

进一步地，在光伏元件120由两个或者多个光伏板组成的情况下，在本说明书实施例中需要先获取各光伏板之间的连接关系，根据各光伏板之间的连接关系，确定光伏元件120的最大功率P_max。其中，各光伏板之间的连接关系可以包括：串联、并联。

在光伏元件120中的各光伏板之间的连接关系为并联时，光伏元件120的最大输出功率P_max为各光伏板最大输出功率之和。需要说明的是，并联的光伏板之间需要满足V_mp相同的要求。例如，光伏元件120由光伏板A和光伏板B并联组成，其中，光伏板A的V_mp和光伏板B的V_mp相同，光伏板A的最大输出功率为300W，光伏板B的最大输出功率为400W，则光伏元件120的最大输出功率P_max＝300+400＝700W。

在光伏元件120中的各光伏板之间的连接关系为串联时，光伏元件120的最大输出功率P_max也为各光伏板的最大功率之和。需要说明的是，串联的光伏板之间需要满足值相同的要求。例如，光伏元件120由光伏板C和光伏板D串联组成，其中光伏板C的的值与光伏板D的的值相同，光伏板C的最大输出功率为350W，光伏板D的最大输出功率为400W，则该光伏元件的最大输出功率P_max＝350+400＝750W。

再者，在光伏元件120的各光伏板之间既有串联又有并联的情况下，并联的光伏板满足V_mp相同，串联的光伏板满足的值相同。例如，光伏元件120有光伏板A、光伏板B、光伏板C组成；其中，光伏板A与光伏板B并联后组成并联模块再与光伏板C串联，则光伏板A的V_mp和光伏板B的V_mp相同；同时，光伏板A与光伏板B并联后组成的并联模块的与光伏板C的相同。

在本说明书的一些实施例中，上述发热元件110由至少一个加热件组成。具体地，可以根据发热元件的阻值R_T，确定发热元件中的加热件数量以及规格。

需要说明的是，这里所说的加热件可以是加热管、加热板、电热丝等具有加热功能的器件，在本申请实施例中不具体限定加热件的具体形式，可以根据实际情况进行调整。

在本说明书的一些实施例中，如图2所示，上述a的取值可以根据以下方法来实现：

S201，根据预设的电子地图，将预设置光伏发热系统的区域划分为多个待测区域。

在本申请说明书中，可以根据平均光照强度，对设置光伏发热系统的区域进行划分，以得到多个待测区域。

例如，将平均光照强度在相应的预设范围内，且地理位置相邻的区域划分为一个待测区域。也就是说，每个待测区域内的光照强度可以认定为是相同的。

上述设置光伏发热系统的区域可以是指能够安装光伏发热系统的、或者需要安装光伏发热系统的区域，在本说明书实施例中不具体限定。例如，全球各地都能够安装光伏发热系统，可以将全球作为上述设置光伏发热系统的区域。

S202，按照相应的预设周期，获取各待测区域中设置的多个测试光伏发热系统的输出功率。

其中，各待测区域中设置的各测试光伏发热系统的测试发热元件的阻值各不相同，且可以按照相应的预设规则设置。测试光伏发热系统包括：测试发热元件和测试光伏元件。

在本说明书实施例中，每个待测区域都设置有多个测试光伏发热系统，并且将多个测试光伏发热系统的相关参数存储到相应的存储设备中。这里所提到的测试光伏发热系统的相关参数可以包括：测试发热元件的阻值、测试光伏元件的最大输出功率等。

上述预设周期可以根据时间参数进行划分，例如，将30分钟作为一个时间间隔，30分钟即为一个预设周期。需要说明的是，在本说明书实施例中对预设周期不加以具体限定，可以根据实际情况进行相应的调整。

服务器可以按照预设周期，获取待测区域中的各测试光伏发热系统的输出功率。需要说明的是，这里所提到的可以是进入下一预设周期时刻对应的输出功率，还可以是在该预设周期内按照相应的时间间隔多次获取输出功率，并取得平均值作为预设周期对应的输出功率，在本说明书实施例中不加以限定。

进一步地，在同一区域、同一时刻，采集的该区域的光照强度、空气温度与湿度相同。因此，在本说明书实施例中，需要按照预设周期采集各测试光伏发热系统的工作电压V，采集后的数据如表1所示，表1用于表示测试光伏元件在不同时间段和不同负载下工作电压变化实测数据。

表1

再者，可以通过表1测得的不同负载下的工作电压，并按照下述公式计算得到相应的输出功率W：

在本说明书实施例中，可以根据计算得到的相应的输出功率W，组成表2，表2用于表示测试光伏元件在不同时间段和不同负载下输出功率变化。

表2

S203，根据获取的各测试光伏发热系统的输出功率，以及相应的测试发热元件的阻值，确定该预设周期内的目标负载阻值。

具体地，根据获取的测试光伏发热系统的输出功率，确定所述测试光伏发热系统的最大的输出功率对应的负载阻值，作为测试光伏发热系统的待定最佳阻值；

根据以下公式计算目标负载阻值：

其中，R₂为所述待定最佳负载阻值，R₁与R₃为与各测试发热元件的阻值最接近R₂的阻值，W₁为R₁对应的输出功率，W₂为R₂对应的输出功率，W₃为R₃对应的输出功率。

这里所提到的最接近的R₂的阻值，可以是在测试发热元件的阻值与R₂的阻值差的绝对值最小的两个值。例如，R₂为10，各测试发热元件阻值分别为8、9、11、12、13，则R₁＝11、R₃＝9或者R₁＝9、R₃＝11。

S204，根据预设规则，计算各测试光伏发热系统的测试发热元件的理论负载阻值。

具体地，可以根据公式计算得到理论负载阻值R₀。例如，某光伏发热系统的最大输出功率P_max＝550W，最大输出功率对应的工作电压V_mp＝63.6V，则该光伏发热系统的测试发热元件的理论负载阻值R₀＝欧。

需要说明的是，步骤S204可以在步骤S202之前执行，也可以在步骤S202之后执行，或者可以与S202同时执行，在本说明书实施例中不加以限定。

S205，根据目标负载阻值以及相应的理论负载阻值，确定a的取值。

由闭合电路欧姆定律可知，光伏发热系统在同一环境下，其电动势能E及内阻r均可视为常数，而输出功率P与外电路R的函数关系P(R)为：

P(R)的函数图像如图3所示，由图3可知，对于函数P(R)，利用求导法则和极值原理，令P′(R)＝0，同样可求得R＝r，即外电阻和内电阻相等时输出功率最大。需要说明的是，这里所提到的外电阻即为光伏发热系统中发热元件的阻值，内电阻即为光伏发热系统中光伏元件的阻值，并且内电阻会随着光照、温度的变化而变化。

根据该函数P(R)的这一特性，在选择测试光伏发热系统的测试发热元件的各个阻值时，应尽量分布在该极值点附近，也就是说尽量在光伏元件的阻值附近，而基本依据则是按照光伏元件所标定的“最大功率P_max”和“最大功率对应的工作电压V_mp”利用公式进行确定，其阻值间隔采用等值法。

由于不可能将上述阻值间隔做到非常小，因此通过测试得到的数据所得到的“最佳电阻”并非对应发热元件的“最佳阻值”。因此想要得到发热元件的最佳阻值，可以用下述方法予以处理：

首先，根据测试得到的“最佳电阻”、以及其阻值相近的左右两侧电阻，其关系如图4所示。那么问题就变成在已知R₁、R₂、R₃及对应的W₁、W₂、W₃的条件下，如何求得R值，以使W值最大。

由图4可知，首先，当W₁＝W₃时，显然W＝W₂，即R＝R₂；

当W₁＞W₃时，通过线性化处理，该问题可等价于如下图5所示的图形的描述：

利用直角三角的等比关系，建立如下方程组：

由①②可得：代入③可得：

当W₁＜W₃时，通过线性化处理，该问题等价于如图6所示的图形的描述：

利用直角三角的等比关系，同样可得方程组：

同理，可以求得：

综上所述，根据实测数据求得待定最佳负载阻值后，进一步获得该光伏组件目标负载阻值的计算公式为：

根据表3中的样本1，P_max＝315W，V_mp＝33.2V，两块串联，按照公式故各测试光伏发热系统的发热元件的电阻值可以选择为6欧、7欧、8欧、……、20欧，时间段选择为9：00-16：00，预设周期为半小时，即半小时采集一次数据，测得的数据如表3所示，表3用于表示样本1的光伏元件在不同时间段和不同负载下工作电压变化实测数据。

表3

根据上述表3，即可计算得到相关数据表，如表4用于表示样本1在不同时间段和不同负载下的输出功率。

表4

需要说明的是，根据表3计算得到相应的输出功率，在上述已进行阐述，在此不再加以赘述。

根据表4所示，该光伏元件对应的待定最佳负载阻值为10欧。利用上述公式⑦，R₁＝9，R₂＝10，R₃＝11，W₁＝333.9，W₂＝339.2，W₃＝317.6，W₁>W₃，求得对应该光伏元件的目标负载阻值：

根据上述表5中的样本2，P_max＝435W，V_mp＝40.8V，单块，按照公式故各测试光伏发热系统的发热元件的电阻值可以选择为2欧、3欧、4欧、······、15欧、20欧，时间段选择为9:00-15:30，预设周期为半小时，即半小时采集一次数据，测得的数据如上表5，表5用于表示样本2在不同时间段和不同负载下工作电压变化实测数据。

表5

根据上述表5，即可计算得到相关数据表，如表6用于表示样本2在不同时间段和不同负载下输出功率变化。

表6

根据表6所示，该光伏元件对应的待定最佳负载阻值为6欧。利用上述公式⑦，R₁＝5，R₂＝6，R₃＝7，W₁＝159，W₂＝168.7，W₃＝161.7，W₁<W₃，求得对应该光伏元件的目标负载阻值：

由本领域技术人员可知，不同的光伏元件其核心参数就是最大输出功率P_max、最大输出功率时的工作电压V_mp，而且这两个参数无论是哪个厂家、无论是什么型号的光伏发电板，是必须要求检测和标注的。

由上述可知，阻值是最大输出功率所对应的一个负载电阻，也可以看作是一个理论阻值，即为上述提到的理论负载阻值，那么这个理论负载阻值R₀与通过实测计算出的目标负载阻值R之间的相关性是显然存在的，只要我们能够找出他们两者之间的规律，就可根据这个理论负载阻值R₀推算出目标负载阻值R。

根据上述两个实例可知，R₀＝6.998时，R＝9.6227；R₀＝3.8268时，R＝6.193.因此，通过大量不同光伏元件的实测与计算，即可获取一组数据，对获取的数据进行数理统计方法处理，从而可以得出一般性计算公式。

例如上述样本1和样本2，又对另外5种不同的光伏组件做了实测计算，最够可得到如下表7。

对上述表7中的数据进行一元线性回归分析，可得图7所示的线性回归方程。如图7以及R²＝0.9938可知，根据光伏元件的最大输出功率和最大输出功率时的工作电压计算出的“理论负载电阻”，与通过实测求得的最佳负载电阻(即为目标负载阻值)，的确存在极强的线性相关性。

如图8所示，对于线性函数y(x)＝ax，其方差之和：令f′(a)＝0可得，即

以x表示理论负载阻值，y表示目标负载阻值，根据上述实际计算数据，可求得a＝1.178。

从而得到计算发热元件110的阻值R_T的通用公式：

由于不同的经纬度有不同的昼夜变化，不同的地域空气质量也不相同。因此，对于光照强度处于第一预设取值范围的区域，从实测数据中选择光照强度大于相应的预设取值范围的时间段(11:00-14:00)进行模拟计算，即选择光照好的时间段，可得如下表8：

表8

按照上述计算方法并根据上述表8，可求得a＝1.046955。

对于光照强度处于第二预设取值范围的区域，实测数据中去掉光照强度大于相应的预设取值范围的时间段(11:00-13:30)(即光照好的时间段)进行模拟计算，可得如下表9：

表9

根据表9进行计算，可求得a＝1.2962。

对于光照强度处于第三取值范围的区域，从实测数据中去掉光照强度大于相应的预设阈值的时间段，即光照好的时间段(10:30-14:30)进行模拟计算，可得如下表10：

表10

可求得a＝1.4048。

其中，第一预设取值范围的最小值大于第二预设取值范围的最大值，且第二预设取值范围的最小值大于第三预设取值范围的最大值。

综上所述，根据所在区域的日照情况，在a＝1.05～1.4范围内进行选择，a的取值范围可以是1.05≤a≤1.40，也可以是1.05≤a≤1.178，还可以是1.178≤a≤1.2962，亦可以是1.2962≤a≤1.40。

也就是说，光照好(光照强度处于第一预设取值范围)的地区可适当小一些，光照差(光照强度处于第二预设取值范围或第三预设取值范围)的地区可适当大一些。另外从实测数据可以看出，当光照条件变差时，光伏发电板的日平均功率明显下降，所以对于光照条件极差(光照强度处于第四预设取值范围)的地区，因发电效率太低而失去光伏发电的意义，不适合安装光伏发热系统。

基于此，本说明书实施例提供的光伏发热系统，在提高系统的输出功率的基础上，提供了一种通用性的光伏发热系统，以最大程度的适用于不同的环境。

基于同样的思路，本申请的一些实施例还提供了上述系统对应的方法。

本申请实施例还提供了一种光伏发热系统的发热元件匹配方法，所述光伏发热系统包括：发热元件、光伏元件，所述方法包括：

获取所述光伏元件的最大输出功率率P_max、以及所述最大输出功率P_max对应的工作电压V_mp；

按照以下公式计算所述发热元件的阻值R_T：

a作为影响系数且1.05≤a≤1.40；

其中，所述a通过以下方式获得：

根据预设的电子地图，将预设置所述光伏发热系统的区域划分为多个待测区域；

按照相应的预设周期，获取各待测区域中设置的多个测试光伏发热系统的输出功率；其中，各待测区域中各测试光伏发热系统的测试发热元件的阻值各不相同，且按照相应的预设规则设置；

根据获取的各测试光伏发热系统的输出功率，以及相应的测试发热元件的阻值，确定在所述测试光伏发热系统的目标负载阻值；以及

根据预设规则，计算各测试光伏发热系统的测试光伏元件的理论负载阻值；

根据各所述目标负载阻值以及相应的理论负载阻值，确定所述a的取值。

在本申请的一些实施例中，所述根据获取的各测试光伏发热系统的输出功率，以及相应的测试发热元件的负载阻值，确定所述测试光伏发热系统的目标负载阻值，具体包括：

根据获取的所述测试光伏发热系统的输出功率，确定在所述测试光伏发热系统的最大的输出功率对应的负载阻值，作为所述测试光伏发热系统的待定最佳阻值；

根据以下公式计算所述目标负载阻值：

其中，R₂为所述待定最佳阻值，所述R₁与R₃为与所述各测试发热元件的阻值最接近所述R₂的阻值，所述W₁为所述R₁对应的输出功率，所述W₂为所述R₂对应的输出功率，所述W₃为所述R₃对应的输出功率。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的方法与系统是一一对应的，因此，方法也具有与其对应的系统类似的有益技术效果，由于上面已经对系统的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述方法的有益技术效果。

需要说明的是，本申请实施例提供的光伏发热系统及其发热元件的匹配方法，不仅仅适用于光伏发热领域，还可以适用于光伏储能、光伏制冷等等相同或相似的领域。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(trans itory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。