CN101378236B - 一种太阳能电池系统的保护装置和保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种太阳能电池系统的保护装置和保护方法，其中，该保护装置包括光强检测装置、清洗装置和控制装置；光强检测装置用于检测太阳光的光强，并将检测到的光强发送到控制装置；清洗装置用于清洗太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分；控制装置分别与所述光强检测装置、清洗装置电连接，用于确定太阳能电池在该光强下的理论输出功率，并采集在该光强下太阳能电池系统的实际输出功率，将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果，控制清洗装置的开启和关闭。通过该保护装置，可以时刻保持太阳能电池和聚光部分的清洁，从而实现太阳能电池会阳光最大程度的吸收，保证了太阳能电池系统的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池系统的保护装置和保护方法。
背景技术
太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比在开发利用时不会产生废渣、废水、废气、也没有噪音，更不会影响生态平衡，因此不会造成污染和公害。太阳能电池作为一种把太阳光直接转换成电能的一种器件，也因此得到了广泛的应用。太阳能电池系统通常包括太阳能电池和聚光部分，该聚光部分通过反射、聚焦等方式对太阳光线进行聚焦，从而提高电池单位面积上的入射光强度，增大单位面积的电能输出。
目前通常将太阳能电池系统直接裸露在阳光下以使其最大程度地接收阳光并将其转化为电能，此种使用方式容易使太阳能电池和聚光部分蒙上灰尘或其他赃物，影响其对太阳光的吸收，从而影响太阳能电池系统的工作效率。
发明内容
本发明针对现有的太阳能电池系统容易被赃物遮盖而降低工作效率的缺点，提供了一种保持太阳能电池和聚光部分表面清洁的太阳能电池系统的保护装置和保护方法。
本发明提供一种太阳能电池系统的保护装置，所述保护装置包括光强检测装置、清洗装置和控制装置；光强检测装置用于检测太阳光的光强，并将检测到的光强发送到控制装置；清洗装置用于清洗太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分；控制装置分别与所述光强检测装置、清洗装置电连接，用于确定太阳能电池在该光强下的理论输出功率，并采集在该光强下太阳能电池系统的实际输出功率，将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果，控制清洗装置的开启和关闭。
本发明还提供一种用于保护太阳能电池系统的方法，其中，所述方法包括以下步骤：检测太阳光的强度；确定太阳能电池系统的理论输出功率；采集太阳能电池系统的实际输出功率；将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果决定是否对太阳能电池系统进行清洗。
在本发明提供的太阳能电池系统的保护装置和保护方法时，将保护装置中的控制装置与太阳能电池系统的输出端电连接，实时检测太阳能电池系统的实际输出功率，并通过光强检测装置检测此时的太阳光强度，确定太阳能电池系统的理论输出功率，将实际输出功率与理论输出功率进行比较，如果实际输出功率小于理论输出功率的预定比例时，则证明太阳能电池或聚光部分表面有赃物覆盖，这样即可实现实时检测太阳能电池和聚光部分表面是否有赃物覆盖，当有赃物覆盖时，控制清洗装置开启，直到将太阳能电池和聚光部分清洗干净为止。通过该保护装置和保护方法，可以实现太阳能电池会阳光最大程度的吸收，保证了太阳能电池系统的工作效率。
附图说明
图1为本发明提供的太阳能电池系统的保护装置的结构框图；
图2为本发明提供的一个实施方式中太阳能电池系统的保护装置的结构框图；
图3为本发明提供的太阳能电磁系统的保护装置中的清洗装置和散热装置的示意图；
图4为本发明提供的另一实施方式中太阳能电池系统的保护装置的结构框图。
图5为本发明提供的太阳能电磁系统的保护装置中遮蔽装置中导轨、滑动件、篷布的连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体描述本发明。
如图1所述，本发明提供了一种太阳能电池系统的保护装置，其中，该保护装置包括光强检测装置1、清洗装置2和控制装置3；光强检测装置1用于检测太阳光的光强，并将检测到的光强发送到控制装置3；清洗装置2用于清洗太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分；控制装置3分别与所述光强检测装置1、清洗装置2电连接，用于确定太阳能电池在该光强下的理论输出功率，并采集在该光强下太阳能电池系统的实际输出功率，将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果，控制清洗装置2的开启和关闭。
其中，所述光强检测装置1可以为任何可以实现光强检测的装置，例如光强传感器、光强计等。这里所述光强检测装置1为光强计。
作为一种实施方式，所述清洗装置22可以包括第一流体压力源4、喷头5和第一电磁阀6；第一流体压力源4用于为喷头5提供流体；喷头5用于喷洒所述流体，以冲洗太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分；第一电磁阀6位于第一流体压力源4和喷头5之间的流体通路上，其控制端与控制装置3连接，用于根据控制装置3的控制指令连通或者关断第一流体压力源4向喷头5的流体供应。如图3所示，这里所述第一流体压力源4可以实现为：贮满水的水箱24和水泵25，有水泵25将水箱24中的水抽出并提供给喷头5，以清洗太阳能电池和聚光部分。
其中，所述控制装置3可以采用多种方式实现，例如，所述控制装置3可以包括光强信号接收处理单元18和清洗控制单元19，所述光强信号接收处理单元18与光强检测装置1和清洗控制单元19电连接，用于向清洗控制单元19发出控制第一电磁阀6的开闭的控制指令，该光强信号接收处理单元18中预先存储有太阳能电池的曲线输出图，接收光强检测装置1发送的光强，通过查找所述曲线输出图，确定太阳能电池在该光强下的理论输出功率，将该功率与此时太阳能电池的实际输出功率进行比较，如果实际输出功率小于理论输出功率的预定比例，则发送控制第一电磁阀6开启的控制指令到清洗控制单元19；否则发送控制第一电磁阀6关闭的控制指令到清洗控制单元19；所述清洗控制单元19与第一电磁阀6和光强信号接收处理单元18连接，接收光强信号接收处理单元18的控制指令并控制第一电磁阀6的开闭。当然，所述预定比例根据实际情况进行调整，例如根据太阳能电池系统的使用年龄、工作环境等等，这里所述预定比例为95％。所述太阳能电池的实际输出功率可以通过下述方式获得：通过将控制装置3与太阳能电池系统的输出端电连接，实时检测太阳能电池系统的实际输出功率。
由于太阳能电池系统通常会使用聚光部分对太阳光线进行聚焦，从而提高电池单位面积上的入射光强度，增大单位面积的电能输出，但这样会导致太阳能电池表面的温度过高，而以硅作为半导体材料的太阳能电池具有负温度效应，也就是当其表面温度超过25度后，温度每增加一度，太阳能电池的输出功率就要降低0.4％，而采样聚光部分，太阳能电池的温度常常会达到上百度，这样非常有必要增加散热装置7。
因此，优选情况下，如图2所示，所述保护装置还包括散热装置7和温度检测装置8，散热装置7用于对太阳能电池进行散热；温度检测装置8用于检测太阳能电池的温度和环境温度；控制装置3还分别与散热装置7和温度检测装置8连接，用于接收温度检测装置8检测的太阳能电池的温度和环境温度，将太阳能电池的温度和环境温度进行比较，根据比较结果，控制散热装置7的开启或关闭。
此时，所述温度检测装置8包括多个温度传感器，分别位于太阳能电池上和太阳能电池系统外部，所述温度传感器可以选用热电耦、热敏电阻式等类型的温度传感器。
作为一种实施方式，所述散热装置7包括第二流体压力源9、散热片10和第二电磁阀11；第二流体压力源9用于为散热片10提供流体；散热片10用于通过所述流体在其中的流动降低太阳能电池的温度；第二电磁阀11位于第二流体压力源9和散热片10之间的流体通路上，其控制端与控制装置3连接，用于根据控制装置3的控制指令连通或者关断第二流体压力源9向散热片10的流体供应。优选情况下，如图3所示，所述散热装置7和清洗装置2中的第一流体压力源4与第二流体压力源9可以为同一个流体压力源，这样可以减少本发明提供的保护装置中元器件的使用，使该保护装置结构更加简单，成本降低。
在具有散热功能的情况下，所述控制装置3还可以包括温度信号接收处理单元20和散热控制单元21，所述温度信号接收处理单元20与温度检测装置8和散热控制单元21电连接，用于向散热控制单元21发出控制第二电磁阀11的开闭的控制指令，接收温度检测装置8发送的环境温度值和太阳能电池温度值，并将两种温度值进行比较，如果环境温度值与太阳能电池温度值的差值大于预定温度值时，发送控制第二电磁阀11开启的控制指令到散热控制单元21；否则发送控制第二电磁阀11关闭控制指令到散热控制单元21；所述散热控制单元21与散热装置7中第二电磁阀11和温度信号接收处理单元20连接，用于接收温度信号接收处理单元20的控制指令并控制散热装置7中第二电磁阀11的开闭。所述预定温度值的选取根据太阳能电池和聚光部分的具体结构和太阳能电池系统所处于的具体环境而定，这里所述预定温度值为20度。
由于太阳能电池系统通常露天放置，所以在天气恶劣的情况下太阳能电池系统很容易因为遭到风沙、碎石或冰雹的袭击而损坏，而且大风还容易使太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分蒙尘。因此，优选情况下，如图4所示，所述保护装置还包括遮蔽装置12和压力检测装置13，遮蔽装置12用于遮盖所述太阳能电池系统；压力检测装置13用于检测太阳能电池系统周围的压力；控制装置3还分别与遮蔽装置12和压力检测装置13连接用于接收压力检测装置13检测的太阳能电池系统周围的压力，并根据该压力值控制遮蔽装置12的开启或关闭，使用遮蔽装置12可以很好的防止恶劣气候对太阳能电池系统的破坏。
优选情况下，所述压力检测装置13包括多个压力传感器，所述压力传感器分布在太阳能电池系统的四周。这样就可以全面地检测太阳能电池系统的各个面所受的压力情况。当所述控制装置3检测到多个压力传感器中的一个达到预定压力时，就可以控制遮蔽装置12遮盖所述太阳能电池系统。
作为一种实施方式，所述遮蔽装置12包括导轨14、滑动件15、篷布16和电机17，所述篷布16通过滑动件15与导轨14滑动连接，电机17与滑动件15连接；篷布16用于遮盖太阳能电池系统；电机17与控制装置3连接，用于根据控制装置3的指令，牵引滑动件15在所述导轨14上滑动，以遮盖或不遮盖太阳能电池系统。如图5所示，这里所述遮蔽装置12可以实现为：所述两条平行的弧形导轨14分别连接太阳能电池系统四周的四个立柱，篷布16通过滑动件15与所述弧形导轨14滑动连接，通过电机17的转动牵引所述滑动件15在弧形导轨14上滑动以使篷布16遮盖或不遮盖太阳能电池系统。
优选情况下，所述篷布16为PVC篷布。由于该PVC篷布具有耐寒、耐热、质地轻薄、雨后不易增重等优点，可以很好的满足对太阳能电池系统进行遮蔽的需求。
在这种情况下，所述控制装置3还包括压力信号接收处理单元22和遮蔽控制单元23，所述压力信号接收处理单元22与压力检测装置13和遮蔽控制单元23电连接，用于向遮蔽控制单元23发出控制电机17旋转方向的控制指令，接收压力检测装置13发送的压力值，如果该压力值大于预定压力，则发送控制电机17转向的控制指令到遮蔽控制单元23；否则，发送控制电机17关闭的控制指令到遮蔽控制单元23；所述遮蔽控制单元23与电机17和压力信号接收处理单元22连接，用于接收压力信号接收处理单元22的控制指令并控制电机17的转向和关闭。这里所述预定压力根据太阳能电池系统的安全保护系数而定，这里所述预定压力为0.5牛顿。
本发明还提供了一种太阳能电池系统的保护控制方法，其中，所述方法包括以下步骤：检测太阳光的强度；确定太阳能电池系统的理论输出功率；采集太阳能电池系统的实际输出功率；将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果决定是否对太阳能电池系统进行清洗。
其中检测太阳光的强度的步骤可以通过光强检测装置1来完成；所述太阳能电池的实际输出功率可以通过将控制装置3与太阳能电池系统的输出端电连接并对太阳能电池系统的实际输出功率实时检测而得到；理论输出功率可以通过在太阳能电池的曲线输出图中查找与当前太阳光强度相对的功率而得到。优选情况下，所述方法还包括当实际输出功率小于理论输出功率的95％时，对太阳能电池系统进行清洗，否则停止清洗。
优选情况下，所述方法还包括散热控制步骤，该步骤包括：检测环境温度和太阳能电池的温度；将太阳能电池的温度和环境温度进行比较，根据比较结果决定是否对太阳能电池系统进行散热。
其中检测环境温度和太阳能电池的温度可以通过温度检测装置8来完成；所述散热控制步骤包括当环境温度值与太阳能电池温度值的差值大于20度时，对太阳能电池系统进行散热，否则停止散热。
优选情况下，所述方法还包括遮蔽控制步骤，该步骤包括：检测太阳能电池系统周围的压力；根据所检测的压力决定是否对太阳能电池系统进行遮蔽。
其中检测太阳能电池系统周围的压力可以通过压力检测装置来完成；所述遮蔽控制步骤包括当太阳能电池系统周围的压力大于0.5牛顿时，对太阳能电池系统进行遮蔽，否则取消遮蔽。
在本发明提供的太阳能电池系统的保护装置及其控制方法可以科学地对太阳能电池系统进行清洗、散热和遮蔽，从而实现了对太阳能电池系统在各个方面的保护，提高了太阳能电池系统的工作效率。
Claims (12)
1.一种太阳能电池系统的保护装置，其特征在于，该保护装置包括光强检测装置(1)、清洗装置(2)和控制装置(3)；
光强检测装置(1)用于检测太阳光的光强，并将检测到的光强发送到控制装置(3)；
清洗装置(2)用于清洗太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分；
控制装置(3)分别与所述光强检测装置(1)、清洗装置(2)电连接，用于确定太阳能电池在该光强下的理论输出功率，并采集在该光强下太阳能电池系统的实际输出功率，将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果，控制清洗装置(2)的开启和关闭；并且
所述保护装置还包括散热装置(7)和温度检测装置(8)，
散热装置(7)用于对太阳能电池进行散热；
温度检测装置(8)用于检测太阳能电池的温度和环境温度；
控制装置(3)还分别与散热装置(7)和温度检测装置(8)连接，用于接收温度检测装置(8)检测的太阳能电池的温度和环境温度，将太阳能电池的温度和环境温度进行比较，根据比较结果，控制散热装置(7)的开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光强检测装置(1)为光强计。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述清洗装置(2)包括第一流体压力源(4)、喷头(5)和第一电磁阀(6)；
第一流体压力源(4)用于为喷头(5)提供流体；
喷头(5)用于喷洒所述流体，冲洗太阳能电池系统中的太阳能电池和聚光部分；
第一电磁阀(6)位于第一流体压力源(4)和喷头(5)之间的流体通路上，其控制端与控制装置(3)连接，用于根据控制装置(3)的控制指令连通或者关断第一流体压力源(4)向喷头(5)的流体供应。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述散热装置(7)包括第二流体压力源(9)、散热片(10)和第二电磁阀(11)；
第二流体压力源(9)用于为散热片(10)提供流体；
散热片(10)用于通过所述流体在其中的流动降低太阳能电池的温度；
第二电磁阀(11)位于第二流体压力源(9)和散热片(10)之间的流体通路上，其控制端与控制装置(3)连接，用于根据控制装置(3)的控制指令连通或者关断第二流体压力源(9)向散热片(10)的流体供应。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述保护装置还包括遮蔽装置(12)和压力检测装置(13)，
遮蔽装置(12)用于遮盖所述太阳能电池系统；
压力检测装置(13)用于检测太阳能电池系统周围的压力；
控制装置(3)还分别与遮蔽装置(12)和压力检测装置(13)连接，用于接收压力检测装置(13)检测的太阳能电池系统周围的压力，并根据该压力值控制遮蔽装置(12)的开启或关闭。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述遮蔽装置(12)包括导轨(14)、滑动件(15)、篷布(16)和电机(17)，所述篷布(16)通过滑动件(15)与导轨(14)滑动连接，电机(17)与滑动件(15)连接；
篷布(16)用于遮盖太阳能电池系统；
电机(17)与控制装置(3)连接，用于根据控制装置(3)的指令，牵 引滑动件(15)在所述导轨(14)上滑动，以遮盖或不遮盖太阳能电池系统。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述篷布(16)为PVC篷布。
8.一种太阳能电池系统的保护控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
检测太阳光的强度；
确定太阳能电池系统的理论输出功率；
采集太阳能电池系统的实际输出功率；
将实际输出功率与理论输出功率进行比较，根据比较结果决定是否对太阳能电池系统进行清洗；以及
检测环境温度和太阳能电池的温度；
将太阳能电池的温度和环境温度进行比较，根据比较结果决定是否对太阳能电池系统进行散热。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括当实际输出功率小于理论输出功率的95％时，对太阳能电池系统进行清洗，否则停止清洗。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述散热控制步骤还包括当环境温度值与太阳能电池温度值的差值大于20度时，对太阳能电池系统进行散热，否则停止散热。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括遮蔽控制步骤，该步骤包括：
检测太阳能电池系统周围的压力；
根据所检测的压力决定是否对太阳能电池系统进行遮蔽。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述遮蔽控制步骤还包括当太阳能电池系统周围的压力大于0.5牛顿时，对太阳能电池系统进行遮蔽，否则取消遮蔽。
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