CN108526067A - 一种智能化光伏阵列清洁器 - Google Patents

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陈迎亚
董宇
田梽君
王登甲
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Abstract

一种智能化光伏阵列清洁器，包括光伏板，光伏板上表面设置有用于测定表面灰尘的感光组件，感光组件将监测到的信息传递给位于光伏板侧面的控制组件，控制组件与位于光伏板上表面的清灰装置相连，控制组件通过传动装置带动清灰装置在光伏板上表面横向移动，光伏板的起始端为工作台，感光组件可24h监控光伏表面灰尘，当灰尘厚度达到设定值时，通过控制组件使伺服电机开始运作，进而带动螺杆清洁器从左到右对光伏阵列表面灰尘进行清洁，可有效提高光伏阵列发电效率，螺纹杆结构的设计可使灰尘自动聚集至集尘袋中，避免扬尘造成的二次污染。

Description

一种智能化光伏阵列清洁器
技术领域
本发明涉及太阳能光电利用技术领域，特别涉及一种智能化光伏阵列清洁器。
背景技术
随着世界范围内化石燃料储量逐渐枯竭，人们对光伏发电进行了广泛研究及应用，越来越多的光伏发电站正在逐步建立，目前光伏电站已成为属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目。
光伏电站一般建在远离市区的平地，周围无建筑和树木的遮挡，地质一般为沙土或泥石，这种特殊的建设场地极易使光伏阵列表面积累灰尘，尤其在大风天气情况更为恶劣。据研究光伏阵列上的灰尘能降低电站5％-30％左右的发电量。
目前光伏阵列的清洁方法主要有四种：人工清洁、高压水枪清洁、喷淋组件清洁和专业机械设备清洁。这四种存在诸如清洁效率低、用水量大、费用高、地质要求高等缺点而无法达到预期效果。如何高效智能的清洁光伏阵列表面积灰是提高光伏电站发电效率的关键。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种智能化光伏阵列清洁器，避免清洁组件频繁运行带来的不必要浪费，具有清洁效率高，用水量小，费用低的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种智能化光伏阵列清洁器，包括光伏板13，包括设置在光伏板13上表面的用于测定表面灰尘的感光组件9，所述的感光组件9将监测到的信息传递给位于光伏板13侧面的控制组件1，控制组件1与位于光伏板13上表面的清灰装置相连，控制组件1通过传动装置带动清灰装置在光伏板13上表面横向移动。
所述的传动装置包括与控制组件1相连的伺服电机2，伺服电机2位于光伏板13上端，伺服电机2上连接有螺杆结构，伺服电机2通过螺杆结构带动齿轮4转动且齿轮4沿设置在光伏板13侧面的铰链11横向移动，从而带动清灰装置移动。
所述的螺杆结构包括沿光伏板13竖向设置的螺杆3，螺杆3上的螺纹处设置有毛刷5。
所述的清灰装置包括位于螺杆结构外侧设置有外框体6，外框体6末端设置有集尘漏斗7，螺杆结构将位于光伏板13表面的灰尘统一聚集到集尘漏斗7处。
所述的感光组件9通过数据线10与控制组件1相连。
本发明的有益效果：
本发明通过感光组件24h监测光伏表面灰尘厚度，只有灰尘达到设定值时才通过控制组件驱动装置运行，不受极端气候条件的影响，清洁过程一次完成，且将灰尘自动收集到集尘袋中，避免清洁组件频繁运行带来的不必要浪费。
本发明全程自动运行，无需人工干预，运行过程仅需消耗自身产生的少许电能，不仅对积灰，对积雪也有一定的清理效果，工作人员只需定期清理集尘袋，极大降低清理成本，避免清洁过程的扬尘二次污染。
附图说明
图1为本发明智能化光伏阵列清洁器工作图。
图2为本发明螺杆清灰部件构造图。
图3为本发明智能化光伏阵列清洁器外框体示意图。
图4为本发明运行效率计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，智能化光伏阵列清洁器主要包括控制组件1、伺服电机2、螺杆3、毛刷5、外框体6等，清洁器不工作时处于工作台12位置。当感光组件9监测到光伏板13表面灰尘到达设定值后，将信号通过数据线10输送至控制组件1，由控制组件1开启伺服电机2。然后伺服电机2带动齿轮4转动，齿轮4通过固定在光伏阵列上的铰链11带动整个清灰装置按照图中箭头方向自左向右横向移动。
智能化光伏阵列清洁器的起始位置处于工作台12处，当清洁器按照图1箭头方向清理完成之后，会再次按照箭头反方向自右向左返回至工作台12处。
如图2所示，螺杆清灰部件主要包括控制组件1、伺服电机2、齿轮4、螺杆3和毛刷5，毛刷5固定在螺杆3的螺纹上。当伺服电机2转动时，带动螺杆3按照图1所示方向转动，螺杆结构可将光伏阵列表面灰尘统一聚集到外框体6的出灰口处，至此完成光伏表面的灰尘清洁。所述伺服电机控制螺杆清洁器的转动和横向移动，从而对光伏阵列从左向右进行清洁。螺杆结构可将光伏阵列表面灰尘统一聚集到外框体的出灰口处，避免扬尘。
如图3所示，外框体6出灰口与集尘漏斗7铰接，集尘漏斗7下方与集尘袋8绑定，灰尘由外框体6出灰口落入集尘漏斗7，最后汇集到集尘袋8中，再由工作人员定期清理集尘袋8即可，至此完成灰尘的收集与处理。
如图4所示：当感光组件监测到光伏表面需要清理时，便通过控制组件命令伺服电机2以ω(r/s)的转速运转，齿轮3的直径为D(m)，则齿轮3的线速度v(m/s)为：
v＝πDω
光伏阵列的自左向右的长度为L，则清理完一轮再回到初始工作台12位置所需时间t(s)为：
以实例计算说明，如采用KTYZ-60低速电机，转速2r/s，功率200W，选用标准件齿轮直径约20cm，光伏阵列自左向右长度L为500m。可按照上述方程进行计算得到，清理完一轮再回到初始位置所需要时间t约为13min，即只需13min即可清理完横向长度约为500m的光伏阵列，运行期间仅消耗电能约0.04kWh，综合清理效率较高。
实施例：
光伏发电矩阵采用型号SOLIBRO SL2-F 120W的铜铟镓硒薄膜光伏电池(规格1190×790×7.33mm)，以一年为周期，分别计算2MW光伏发电站使用智能化光伏阵列清洁器与不使用清洁器的年发电量，对比分析本发明的增益效果。
光伏发电矩阵的年发电量W为：
W＝ηkSH
式中，S为光伏电池总面积，m2，H为光伏电池倾斜面上的年平均太阳辐照强度，kWgh/(m2gy)；η为光伏组件光电转换效率，0.128；k为光伏系统综合效率，0.8。
根据Liu和Jordan天空各项同性模型，H可由下式计算：
式中，Ibi、Idi分别为水平面上的小时直射、散射辐照量，W/m2；Rbi为光伏电池倾斜面和水平面上小时直射辐照量的比值；βi为光伏电池倾斜面与地面的夹角36°；ωi为时角，上午为负，下午为正，其数值等于离正午12:00的小时数乘以15；δ为赤纬角。
赤纬角δi可用Cooper方程计算：
式中，n为一年中的日期序号。

Claims (5)

1.一种智能化光伏阵列清洁器，其特征在于，包括设置在光伏板(13)上表面的用于测定表面灰尘的感光组件(9)，所述的感光组件(9)将监测到的信息传递给位于光伏板(13)侧面的控制组件(1)，控制组件(1)与位于光伏板(13)上表面的清灰装置相连，控制组件(1)通过传动装置带动清灰装置在光伏板(13)上表面横向移动。
2.根据权利要求1所述的一种智能化光伏阵列清洁器，其特征在于，所述的传动装置包括与控制组件(1)相连的伺服电机(2)，伺服电机(2)位于光伏板(13)上端，伺服电机(2)上连接有螺杆结构，伺服电机(2)通过螺杆结构带动齿轮(4)转动且齿轮(4)沿设置在光伏板(13)侧面的铰链(11)横向移动，从而带动清灰装置移动。
3.根据权利要求2所述的一种智能化光伏阵列清洁器，其特征在于，所述的螺杆结构包括沿光伏板(13)竖向设置的螺杆(3)，螺杆(3)上的螺纹处设置有毛刷(5)。
4.根据权利要求1所述的一种智能化光伏阵列清洁器，其特征在于，所述的清灰装置包括位于螺杆结构外侧设置有外框体(6)，外框体(6)末端设置有集尘漏斗(7)，螺杆结构将位于光伏板(13)表面的灰尘统一聚集到集尘漏斗(7)处。
5.根据权利要求1所述的一种智能化光伏阵列清洁器，其特征在于，所述的感光组件(9)通过数据线(10)与控制组件(1)相连。
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