CN106982029A - 判断太阳能模块清洗时间点的方法及太阳能模块系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了判断太阳能模块清洗时间点的方法及太阳能模块系统。提供一种判断太阳能模块清洗时间点的方法，包含有：计算太阳能模块因落尘堆积所造成的区间发电功率损失的步骤；换算发电功率损失成本的步骤，其中将所计算出的因落尘堆积所造成的该区间发电功率损失换算为成本；计算总发电功率损失成本的步骤，其中经由该区间发电功率损失成本来计算出等于清洗成本时的总发电功率损失成本；以及判断清洗时间点的步骤，其中经由总发电功率损失成本来判断清洗时间点。

Description

判断太阳能模块清洗时间点的方法及太阳能模块系统

技术领域

本发明涉及一种判断太阳能模块清洗时间点的方法及太阳能模块系统。

背景技术

目前，化石燃料是我们主要能源，并被广泛地用来生产人类日常生活中所需的电力。然而，伴随着化石燃料资源逐渐耗尽以及因化石燃料所导致的气候极端改变、生态系统失调，故各国都积极发展替代能源，如太阳能、风能、地热能、水力能等的相关天然能源的开发。其中，最受瞩目的是太阳能发电。太阳光照射地表1小时的累积量即可提供全人类一整年的需求，是取之不尽的天然资源。由于太阳能发电具有不会枯竭、容易与建物结合等优点，而且加上近年来半导体材料的飞跃发展，使得太阳能的光电转换效率持续提升，故让太阳能电池模块逐渐被消费者广泛应用。

但是，环境因素对于太阳能电池模块的发电效率影响甚大，例如，气候、季节、日夜等因素均会影响日照量。此外，已知太阳能电池模块上的脏污或灰尘会降低发电量，一般太阳能模块为了避免脏污或灰尘导致发电量降低，会针对太阳能电池模块进行清洗作业，以确保发电效率。但是，虽不断对太阳能电池模块进行清洗作业可确保太阳能电池模块的清洗，但是另一方面却造成高额的清洗成本增加，因此十分不符合经济效益。

本发明人曾提出一种太阳能模块效能监控系统及其监控方法(中国台湾发明专利公开第201350892号)，可计算出太阳能电池模块的发电损失，并与额定输出进行比较，来计算出太阳能电池模块于实际操作时的功率损失。

虽然本发明人所提出的上述专利中揭露了太阳能电池模块于实际操作时的功率损失(Δp)＝太阳能电池模块的额定输出－(太阳能电池模块的实际发电功率+ΔPd(灰尘堆积所造成的功率损失)+ΔPt(操作温度所造成的功率损失) +ΔPm(最大功率点追踪所造成的功率损失))，但该专利中并没有提及针对灰尘堆积所造成的功率损失的有效良策(例如，更换、清洗等)。

另外，本发明人另提出一种太阳能发电监控方法及使用于该方法的太阳能发电监控系统(中国台湾发明专利公开第201414134号)，可监视太阳能发电系统中的各种发电损失并检测异常，但该专利中仍没有提及针对灰尘堆积所造成的功率损失的有效良策。

本发明人鉴于上述问题点，积极着手从事研究开发，以期可提供一种能有效避免太阳能模块因尘埃堆积所导致功率损失，并符合经济效益的方法。经由不断的试验及努力，终于开发出本发明。

发明内容

本发明提供一种判断太阳能模块清洗时间点的方法及太阳能模块系统，用以有效避免太阳能模块因尘埃堆积所导致功率损失，并符合经济效益。

根据本发明的第1方面，提供一种判断太阳能模块清洗时间点的方法，该方法包括：计算太阳能模块因落尘堆积所造成的区间发电功率损失的步骤；换算发电功率损失成本的步骤，其中将所计算出的因落尘堆积所造成的该区间发电功率损失换算为成本；计算总发电功率损失成本的步骤，其中经由该区间发电功率损失成本来计算出等于清洗成本时的总发电功率损失成本；以及判断清洗时间点的步骤，其中经由总发电功率损失成本来判断清洗时间点。

根据本发明的第2方面，提供一种判断太阳能模块清洗时间点的方法，该方法包括：计算太阳能模块累计落尘堆积所造成的发电功率损失的步骤；换算发电功率损失成本的步骤，其中将所计算出的累计落尘堆积所造成的发电功率损失换算为成本；比较步骤，其中实时地比较该发电功率损失成本与该清洗成本，若该发电功率损失成本小于该清洗成本，则回到该换算发电功率损失成本的步骤，若该发电功率损失成本等于该清洗成本，则前进至下一步骤；以及通知步骤，其中在该发电功率损失成本等于该清洗成本时，发出清洗通知。

根据本发明的第3方面，提供一种太阳能模块系统，该太阳能模块系统包 括：参考模块，该参考模块是表面经常保持清洗状态的太阳能发电模块；评估模块，该评估模块是表面被覆有实际环境所造成的落尘的太阳能发电模块；数据收集组件，该数据收集组件用以收集该评估模块因落尘所导致的发电损失数据，而计算出该损失及进行运算；以及显示组件，该显示组件显示该数据收集组件所运算出的清洗时间点；其中该太阳能模块系统使用上述判断太阳能模块清洗时间点的方法来运算清洗时间点。

根据本发明的判断太阳能模块清洗时间点的方法及使用该方法的太阳能模块系统，便可有效避免太阳能模块因尘埃堆积所导致功率损失，并符合经济效益。

附图说明

图1是用以说明根据本发明第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的计算方法的图式。

图2是显示根据本发明第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法的流程图。

图3是用以说明根据本发明第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的计算方法的图式。

图4是显示根据本发明第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法的流程图。

图5是显示使用本发明的判断太阳能模块清洗时间点的方法的太阳能模块系统的方块图。

具体实施方式

以下，便参照图1及图2来详细说明根据第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法。图1是用以说明根据第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的计算方法的图式。图1的横轴是时间，纵轴是损失功率。图2是显示根据第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法的流程图。

请参照图5所示，首先，就使用本发明的判断太阳能模块清洗时间点的方法的太阳能模块系统1来进行说明。本发明的太阳能模块系统1主要具备有：参考模块2，其为表面经常保持清洗状态的太阳能发电模块；评估模块3，其为表面被覆有实际环境所造成的落尘的太阳能发电模块；数据收集组件4，其用以收集该评估模块3因落尘所导致的发电损失数据，而计算出该损失及进行运算；以及显示组件5，其显示该数据收集组件4所运算出的清洗时间点。

根据本发明的判断太阳能模块清洗时间点的方法的第1实施方式包含有：计算太阳能模块因落尘堆积所造成的区间发电功率损失的步骤(S101)；换算发电功率损失成本的步骤(S102)，在本步骤中将所计算出的因落尘堆积所造成的该区间发电功率损失换算为成本；计算总发电功率损失成本的步骤(S103)，在本步骤中经由该区间发电功率损失成本来计算出等于清洗成本时的总发电功率损失成本；以及判断清洗时间点的步骤(S104)，在本步骤中经由总发电功率损失成本来判断清洗时间点。

接着，就本发明方法的各步骤加以详细说明。如图1、图2所示，步骤S101中，首先，决定一时间区间(起始点T1及终点TX)，其中于该区间内会进行复数取样以获得复数取样点。接着，计算出该区间内的所有取样点的损失功率，各取样点的损失功率计算方式是以取样点的该参考模块2的发电功率减去评估模块3的发电功率来加以求得。然后，求得区间中的所有取样点的时间与损失功率的线性关系，而利用时间与损失功率的关系直线Sr1与区间的起始点T1的损失功率a1与区间的终点TX的损失功率a2来计算出区间损失功率a3。

另外，上述取样点的取样方式可以利用该显示组件5来设定在既定时间点t进行数据更新。该既定时间点t可依时间区间长度来加以决定，例如以每天、每周或每月来进行数据更新。

另外，为了判断评估模块3表面的发电损失是否起因为落尘，或是因系统异常等其它因素所造成，亦可进一步地利用雨量计9与微粒子检出器10来辅助判断。一般而言，在微粒子检出器10所检出的微粒子量较高时，因落尘堆积所造成的功率损失应会增加。另一方面，在雨量计9所检出的雨量值较高时，由 于太阳能发电模块表面应会被冲净而较为干净，故因落尘堆积所造成的功率损失应会减少。若是与上述情况有所相异，则可推测为非因落尘堆积的因素所造成的发电损失，因而判断是否必须对系统1或检测组件(例如雨量计9或微粒子检出器10)进行检查或确认。

另外，由于被覆有落尘时，会影响太阳能发电模块接受热能的效果，故可利用设置于参考模块2与评估模块3的各温度传感器7、8来取得参考模块2与评估模块3的温度差，以辅助判断落尘堆积状况。

接着，步骤S102中，会以单位发电成本来换算出步骤S101中所计算出的区间发电功率损失a3的损失成本L(例如，在每度电(kW)成本为5元的情况，于一天中的损失功率(a3)为200kW时，损失成本为200kW*5＝1000元)。

再来，步骤S103中，会利用步骤S101中所计算出的区间中的时间与损失功率的关系直线Sr1及该区间发电功率损失成本a3来计算出等于清洗成本C时的总发电功率损失a_总的总发电功率损失成本L1。

最后，步骤S104中，会将步骤S103所计算出的总发电功率损失成本L1及时间与损失功率的回归直线Sr1带入下式(1)来判断太阳能模块清洗时间点Fct，

式(1)：

Fct：太阳能模块清洗时间点；

L1：总发电功率损失成本；

Sr1：时间与损失功率的关系直线。

第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法可进一步地具有清洗步骤。该清洗步骤是在该总发电功率损失成本L1等于该清洗成本C时，进行清洗。为了进行此步骤，本发明的太阳能模块系统1便可进一步地具有清洗系统6。该清洗系统6例如具备有：清洗装置(未图标)；清洗控制组件(未图标)，其用以决定清洗装置的清洗区域、排程以及清洗方式，以对太阳能模块等进行清洗；以及动作确认组件(未图标)，其经由影像、清洗装置的开关讯号或是直流电表数值来确认清洗动作。

该清洗装置设置于该评估模块3上，并可为各种物理性清洗装置，例如喷 液装置、气体吹净装置、机械刷头或刮刀等。

另外，根据本发明第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法的实施方式不限于上述经由实际太阳能模块取样的方式来加以进行，亦可例如，经由当地平均日照量、平均落尘堆积量所导致的太阳能模块功率损失相关的历史信息等来判断清洗时间点。

再来，便参照图3及图4来说明根据本发明第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法。图3是用以说明根据第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的计算方法的图式。图3的横轴是时间，纵轴是损失功率。图4是显示根据第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法的流程图。

使用本发明第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法的太阳能模块系统1与上述第1实施方式相同，因此省略其详细说明。

请参看图4，根据本发明第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法包含有：计算太阳能模块累计落尘堆积所造成的发电功率损失的步骤(S201)；换算发电功率损失成本的步骤(S202)，在本步骤中将所计算出的累计落尘堆积所造成的发电功率损失换算为成本；比较步骤(S203)，在本步骤中实时地比较该发电功率损失成本与该清洗成本，若该发电功率损失成本小于该清洗成本，便回到计算太阳能模块累计落尘堆积所造成的发电功率损失的步骤(S201)，若该发电功率损失成本等于该清洗成本，则前进至下一步骤；以及通知步骤(S204)，在本步骤中发出清洗通知。

首先，步骤S201中，从未有功率损失的时间点(T0)开始，之后每取样一次便计算出该次取样点的发电损失功率，并累计该等取样点的总发电损失功率b _总(例如，在取样点T1时，取得该点发电损失功率b1，则取样点T1时的总发电损失功率b_总即为Σ₀ ^b1，若在取样点T2时，取得该点发电功率损失b2，则取样点T2时的总发电损失功率b_总即为Σ₀ ^b2)。

接着，步骤S202中，会以单位发电成本来换算出步骤S201所累计的总发电功率损失b_总所相当的损失成本L2，其换算方式与上述第1实施方式的步骤S102相同。

之后，步骤S203中，会实时地比较该累计发电功率损失成本L2与清洗成本C，若该累计发电功率损失成本L2小于清洗成本C，便回到步骤S201持续累计该等取样点的总发电损失功率b_总所相当的发电功率损失成本L2，若该发电功率损失成本L2等于清洗成本C，则前进至下个步骤。

最后，步骤S204中，因发电功率损失成本L2等于清洗成本C，故在清洗时间T_CN时便会发出清洗通知。

根据本发明第2实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法亦可如第1实施方式的判断太阳能模块清洗时间点的方法那样，进一步地具有清洗步骤，该清洗步骤亦与第1实施方式中的清洗步骤相同，故在此便省略其重复的详细说明。

本发明太阳能模块系统1除了上述参考模块2、评估模块3、数据收集组件4、显示组件5、清洗系统6、温度传感器7、温度传感器8、雨量计9与微粒子检出器10以外，甚至，可使用本案申请人于中国台湾所提出的发明专利公开第201350892号、发明专利公开第201414134号的太阳能模块效能监控系统或太阳能发电监控系统。尤有甚者，亦可在上述两专利所揭露的结构外，追加辅助其他有助于太阳能模块系统1于发电功效或侦测功效上的辅助组件，在不脱离本发明判断太阳能模块清洗时间点的方法的要旨，亦即当总发电功率损失成本等于清洗成本，即为进行太阳能模块清洗会符合经济效益的最佳时间点。

以上，便已就本发明的判断太阳能模块清洗时间点的方法及使用该方法的太阳能模块系统进行说明，但本发明并不限定于此，任何在本案申请专利范围所限定的内容要旨下，可进行各种改变。例如，只要能取得总发电功率损失成本等于清洗成本的前提下，可经由任何方式来取得清洗时间点。

根据本发明的判断太阳能模块清洗时间点的方法及使用该方法的太阳能模块系统，便可有效避免太阳能模块因尘埃堆积所导致功率损失，并符合经济效益。

【符号说明】

1：太阳能模块系统

2：参考模块

3：评估模块

4：数据收集组件

5：显示组件

6：清洗系统

7、8：温度传感器

9：雨量计

10：微粒子检出器

a1、a2、b1、b2：取样点损失功率

a3：区间损失功率

a_总：总发电功率损失

b_总：总发电功率损失

Fct：清洗时间

T_CN：清洗时间

L1、L2：总发电损失成本

Sr1：关系直线

C：清洗成本

Claims (12)

1.一种判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，所述方法包括：

计算所述太阳能模块因落尘堆积所造成的区间发电功率损失的步骤；

换算发电功率损失成本的步骤，其中，将所计算出的因落尘堆积所造成的该区间发电功率损失换算为成本；

计算总发电功率损失成本的步骤，其中，经由该区间发电功率损失成本来计算出等于清洗成本时的总发电功率损失成本；以及

判断所述清洗时间点的步骤，其中，经由所述总发电功率损失成本来判断所述清洗时间点。

2.如权利要求1所述的判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，该计算所述太阳能模块因落尘堆积所造成的区间发电功率损失的步骤决定一段时间区间，而于该区间内进行复数取样以获得复数取样点；

该区间发电功率损失经由求得该区间中的所有取样点的时间与损失功率的关系直线，而利用该关系直线与该区间的起始取样点的损失功率与该区间的终点取样点的损失功率来加以计算。

3.如权利要求1或2所述的判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，以下式(1)来推算出清洗时间：

式(1)： $F_{ct}=\sqrt{2L1/Sr1}$

其中，Fct是所述清洗时间点，L1是所述总发电功率损失成本，Sr1是关系直线。

4.一种判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，所述方法包括：

计算所述太阳能模块累计落尘堆积所造成的发电功率损失的步骤；

换算发电功率损失成本的步骤，其中，将所计算出的累计落尘堆积所造成的所述发电功率损失换算为成本；

比较步骤，其中，实时地比较该发电功率损失成本与清洗成本，若该发电功率损失成本小于该清洗成本，则回到该计算所述太阳能模块累计落尘堆积所造成的发电功率损失的步骤，若该发电功率损失成本等于该清洗成本，则前进至下一步骤；以及

通知步骤，其中，发出清洗通知。

5.如权利要求4所述的判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，该计算所述太阳能模块累计落尘堆积所造成的发电功率损失的步骤从未有功率损失的时间点开始，之后每取样一次便计算出该次取样点的发电损失功率，并累计该等取样点的总发电损失功率。

6.如权利要求1、2、4和5中任一项所述的判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，该换算发电功率损失成本的步骤是依照单位发电成本来加以换算。

7.如权利要求1、2、4和5中任一项所述的判断太阳能模块清洗时间点的方法，其特征在于，所述方法进一步地包括清洗步骤，其中，在该总发电功率损失成本等于该清洗成本时，进行清洗。

8.一种太阳能模块系统，其特征在于，所述太阳能模块系统包括：

参考模块，所述参考模块是表面经常保持清洗状态的太阳能发电模块；

评估模块，所述评估模块是表面被覆有实际环境所造成的落尘的太阳能发电模块；

数据收集组件，所述数据收集组件用以收集该评估模块因落尘所导致的发电损失数据，而计算出该损失及进行运算；以及

显示组件，所述显示组件显示该数据收集组件所运算出的清洗时间点；

其中，所述太阳能模块系统使用如权利要求1至7中任一项所述的判断太阳能模块清洗时间点的方法来判断所述清洗时间点。

9.如权利要求8所述的太阳能模块系统，其特征在于，所述太阳能模块系统还具备有雨量计来辅助判断因落尘所造成的发电损失。

10.如权利要求8或9所述的太阳能模块系统，其特征在于，所述太阳能模块系统还具备微粒子检出器来辅助判断因落尘所造成的发电损失。

11.如权利要求8或9所述的太阳能模块系统，其特征在于，所述太阳能模块系统还具有清洗系统，所述清洗系统在该总发电功率损失成本等于该清洗成本时，进行清洗。

12.如权利要求11所述的太阳能模块系统，其特征在于，该清洗系统至少具备有：

清洗装置，所述清洗装置选自于喷液装置、气体吹净装置、和机械刷头或刮刀中任一者；以及

清洗控制组件，所述清洗控制组件决定所述清洗装置的清洗区域、排程以及清洗方式，以对太阳能模块等进行清洗。