CN114006578A - 一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置及清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置及清洁方法，光伏组串的上方设置有清洗水管，清洗水管通过上水管与水箱连接，水箱内设置有抽水电机；光伏组串的下方沿光伏组串的长度方向设置有带坡度的废液收集槽，废液收集槽的底部通过三通转接器分别经对应的电磁阀连接废液储存罐和灌溉喷嘴，光伏组串上设置有灰尘监测仪，灰尘监测仪经控制器别与抽水电机、灰尘监测仪和电磁阀连接。本发明可实现光伏组串污染物分类清洗，清洗效果好；可实现废水二次利用进行农业灌溉，节能环保；集成度高，安装使用方便。

Description

一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置及清洁方法

技术领域

本发明属于光伏组件清洗设备技术领域，具体涉及一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置及清洁方法。

背景技术

太阳能作为清洁能源已经获得世界各国的重视。由于光伏电站建设在户外，近年来频繁出现的组件污染问题，导致光伏电站接收的辐照度下降，降低组件发电量，甚至影响组件使用寿命。由于不同季节气象条件不一样，不同地区空气中的颗粒物含量也不一样，导致难以做到处理合理、高效、经济。

目前的清洗方法大多比较简单，主要依靠自来水对组件进行清洗，但是由于污染物性质不同，有时清水清洗效果较差，不能达到清洁目的。并且清洗后清洗液体没有合理应用，无法实现节能环保的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置及清洁方法，根据检测光伏电站污染物的成分和种类，并将数据通过无线传输给控制器，控制器按照预定的逻辑发送清洗指令，清洗完毕后自动收集清洗后废液，结合控制器清洗指令决定废液进行农业灌溉二次利用或者收集后集中处理。

本发明采用以下技术方案：

一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，包括光伏组串，光伏组串的上方设置有清洗水管，清洗水管通过上水管与水箱连接，水箱内设置有抽水电机；光伏组串的下方沿光伏组串的长度方向设置有带坡度的废液收集槽，废液收集槽的底部通过三通转接器分别经对应的电磁阀连接废液储存罐和灌溉喷嘴，光伏组串上设置有灰尘监测仪，灰尘监测仪经控制器分别与抽水电机、灰尘监测仪和电磁阀连接。

具体的，清洗水管上间隔设置有多个高压喷嘴。

进一步的，上水管上设置有加压泵，加压泵与控制器连接。

具体的，上水管与清洗水管的连接处设置有清洁剂添加口。

具体的，光伏组串设置在光伏支架上，光伏支架的调节角度为15～60°，光伏支架的底部连接有水泥固定桩。

具体的，三通转接器的一端通过废液收集管道与废液储存罐连接，另一端与灌溉喷嘴连接。

进一步的，电磁阀分别设置在废液收集管道以及三通转接器和灌溉喷嘴的连接管道上。

具体的，三通转接器设置有过滤装置。

具体的，灌溉喷嘴为飞旋式。

本发明的另一技术方案是，一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化清洁方法，利用农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，包括以下步骤：

灰尘监测仪检测光伏组串上的积灰厚度和积灰类型，将灰尘的占比情况上传给控制器，控制器根据设定的阈值进行判断，下发清洁指令或清洗指令；

如果下发清洗指令，抽水电机启动，将清水通过上水管上设置的加压泵输送给清洗水管对光伏组串进行清洗操作，清洗废水经过废液收集槽进入三通转接器，控制器控制废液收集管道上的电磁阀执行闭锁操作，灌溉喷嘴上的电磁阀执行开通操作；通过灌溉喷嘴对农作物进行灌溉，清洁时间为15～20s；

如果下发清洁指令，抽水电机启动，清水通过加压泵输送给清洗水管，通过上水管上设置的清洁剂添加口加入光伏组件专用清洁剂，含清洁剂的混合溶液对光伏组串进行清洗，清洗废液经过废液收集槽进入三通转接器，控制器控制废液收集管道上的电磁阀执行开通操作，灌溉喷嘴上的电磁阀执行闭锁操作，清洗废液通过废液收集管道进入废液储存罐进行集中收集；

清洁指令执行15～20s，停止5s，然后抽水电机再次启动，将清水通过上水管上设置的加压泵输送给清洗水管对光伏组串进行清洁操作，清洗废液经过废液收集槽进入三通转接器，控制器控制废液收集管道上的电磁阀执行开通操作，灌溉喷嘴上的电磁阀执行闭锁操作，清洗废液通过废液收集管道进入废液储存罐进行集中收集

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，通过灰尘检测仪对不同灰尘进行分析，从而给出科学的清洗策略，配合收集灌溉装置还有可以实现废水灌溉再利用，节能的同时又环保。特别适用于农光互补电站的清洗和灌溉。

进一步的，设置高压喷嘴可以使清洁水管的水冲刷到光伏组件上，喷嘴设置为高压喷嘴可以保证清洗的水带有一定的冲击力，更利于灰尘污秽的清洁，达到较好的清洁目的。

进一步的，设置加压泵是为了配合高压喷嘴使用，可以保证清洗的水带有一定的冲击力，更利于灰尘污秽的清洁，达到较好的清洁目的。

进一步的，清洁剂添加口的设置可以实现清洁指令下采用清洁剂和清水混合液对组件清洗，满足光伏组串上小分子颗粒物有效清洁的目的。

进一步的，光伏支架对光伏组串起到支撑作用。本发明光伏支架可调，可以实现最大光能跟踪的目的。

进一步的，本发明要实现不同灰尘不同清洁策略同时还要考虑农业灌溉的节能环保目的。所以根据需求设置了废液收集管道、废液储存罐、灌溉喷嘴。可以满足不同清洁策略下对废液的处置。清水清洗后废液可以直接用于灌溉，清洁剂清洗后废液需要集中收集到废液储存罐中集中处理，不得污染农业土地。

进一步的，废液收集管道以及三通转接器和灌溉喷嘴的连接管道上分别设置电磁阀的目的是为了在不同清洁策略下，保证废液按照要求进行灌溉或集中收集。通过电磁阀的开通和闭锁可以实现清水清洗后废液直接用于灌溉，清洁剂清洗后废液需要集中收集到废液储存罐中。

进一步的，由于清水清洗后废液需要通过灌溉喷嘴直接用于灌溉，为了保证灌溉喷嘴不堵塞，需要对清洁废液进行简单过滤，保证灌溉过程顺利进行。

进一步的，灌溉喷嘴为飞旋式设置可以扩大灌溉范围，保证灌溉效果。

一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化清洁方法，采用的清洁方法可以实现不同污染物针对性清洗的目的。同时考虑到不同清洁策略会影响农业灌溉，利用控制器控制电磁阀开断来保证废液按照要求进行灌溉或集中收集。整个控制过程完整，逻辑清晰，能够保证光伏组件清洗效果的同时还能实现废水农业灌溉，达到节能环保的目的。

综上所述，本发明能够根据光伏组件污染物成分和含量进行针对性的清洗，并且利用含坡度废液收集槽对清洗后液体统一收集，最后结合控制器指令决定对废液进行农田灌溉或者集中收集处理，可实现光伏组串污染物分类清洗，清洗效果好；可实现废水二次利用进行农业灌溉，节能环保；集成度高，安装使用方便。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中：1.光伏组串；2.清洗水管；3.灰尘监测仪；4.控制器；5.高压喷嘴；6.废液收集槽；7.废液储存罐；8.三通转接器；9.灌溉喷嘴；10.电磁阀；11.废液收集管道；12.水泥固定桩；13.光伏支架；14.抽水电机；15.水箱；16.上水管；17.加压泵；18.清洁剂。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

请参阅图1，本发明提供了一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，包括光伏组串1，清洗水管2，灰尘监测仪3，控制器4，高压喷嘴5，带坡度的废液收集槽6，废液储存罐7，带过滤功能的三通转接器8，飞旋式灌溉喷嘴9，电磁阀10，废液收集管道11，水泥固定桩12，光伏支架13，抽水电机14，水箱15，上水管16、加压泵17和清洁剂添加口18。

光伏组串1倾斜设置在固定倾角的光伏支架13上用于光伏发电，光伏组串1的上侧设置有清洗水管2，清洗水管2上间隔设置有若干高压喷嘴5，清洗水管2的输入端通过上水管16与水箱15内设置的抽水电机14连接，上水管16上设置有加压泵17；光伏组串1的下侧设置有废液收集槽6，废液收集槽6通过三通转接器8分两路，一路经废液收集管道11与废液储存罐7连接，废液收集管道11上设置有电磁阀10；另一路通过另一个电磁阀10与飞旋式的灌溉喷嘴9连接。

光伏组串1的一侧设置有灰尘监测仪3和控制器4，灰尘监测仪3用于检测光伏组串1上积灰的厚度，积灰的类型，各类灰尘的占比情况；灰尘监测仪3、抽水电机14、加压泵17、高压喷嘴5和电磁阀分别与控制器4连接，控制器4用于接收灰尘检测仪3上传的数据，根据数据进行判断是否执行清洗操作，根据预设的清洗策略，控制执行机构完成清洗任务。

灰尘检测仪3能够测定空气中灰尘颗粒大小和浓度的仪器，基本原理是光学传感器的探测激光经尘埃粒子散射后被光敏元件接收并产生脉冲信号，该脉冲信号被输出并放大，然后进行数字信号处理，通过与标准粒子信号进行比较，将对比结果用不同的参数表示出来。仪器的测量参数设定、测量结果显示、按键、定时、打印、时间、日期、数据存储等均由内置微机(MCU)控制和实现，仪器可同时显示环境的温湿度并监测报告激光粒子传感器的工作状态。

清洗水管2作为组件清洗液载体，采用三角钢架固定于组件的上方，清洗水管2的上面均匀开槽安装若干高压喷嘴5，通过高压喷嘴5配合加压泵17能够保障组件清洁效果。

上水管16与清洗水管2的连接处设置有用于加入清洁剂添加口18的添加口。

废液收集槽6设置有坡度，用于清洁剂添加口18的集中收集，采用带坡度设计保障清洁液能够顺利集中收集。

当控制器4判断采用清洁剂清洁时，通过电磁阀10开通废液收集管道11，利用废液储存罐7收集含清洁剂添加口18的废液，不污染土质，收集的清洁液后续集中处置，清洁剂清洁时将废液收集。

三通转接器8带有过滤功能，当控制器4判断不采用清洁剂清洁时，通过电磁阀10闭锁或者开通输液管路，三通转接器8通过飞旋式灌溉喷嘴9喷射清水用于农业灌溉或喷射清洁剂对组件进行清洁。

光伏支架13用于支撑光伏组串1，光伏组串1的倾角范围为15～60°光伏支架13底部设置的水泥固定桩12用于固定光伏支架13，光伏组串倾角越大，喷嘴喷出的水更容易流入带坡度的废液收集槽。但是组件倾角过大，就会导致清洗液过快流入带坡度的废液收集槽反而影响清洗效果。

水箱15内盛放清水，通过抽水电机14将水箱15内的清水抽出，利用加压泵17通过上水管16将清水泵送给清洗水管2。

加压泵17用于为水加压，给清洗水管供给带压力的清洗液(清水或含清洁剂的清洁液)。

清洁剂添加口18用于添加光伏组件专用清洁剂，可以清除光伏板的油污、金属粉尘等，该清洁剂可以配合柔顺剂，保证清洗后的组件，灰尘不易附着。

控制器4与灰尘检测仪3之间能够进行数据交换，通过灰尘监测数据，控制器4判断是否执行清洗操作，并且可以根据灰尘检测仪中对不同灰尘的监测情况决定采用单纯清水清洗还是专用清洁剂清洗(例如灰尘监测仪显示灰尘主要为PM2.5小分子颗粒则采取清洁剂清洗方案，如果监测结果为PM25及以上大分子颗粒，则采用清水冲洗即可满足清洁要求)。清洗完毕的废液根据液体性质通过废液收集槽最后对农田进行灌溉或者集中收集处置。

本发明一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化清洁方法，具体如下：

工作控制方法：检测光伏组串1上积灰的厚度，积灰的类型，各类灰尘的占比情况并将数据上传给控制器，控制器根据预设的控制策略进行判断，下发清水清洁指令或者清洁剂清洗指令；

如果下发清水清洗指令，废液收集管道11上的电磁阀10执行闭锁操作，灌溉喷嘴9上的电磁阀10开通；抽水电机14启动，将清水通过加压泵17输送给清洗水管2，清洗光伏组串1，清洗废水经过废液收集槽6进入三通转接器8，最后通过灌溉喷嘴9对农作物进行灌溉，实现废水二次利用，清洗时间为15～20s。

如果下发清洁剂清洁指令，清洁剂清洁指令分为两步：

第一步：清洁剂清洁指令下发后，废液收集管道11上的电磁阀10执行开通操作，灌溉喷嘴9上的电磁阀10闭锁操作，抽水电机14启动，清水通过加压泵17输送给清洗水管2，同时喷出光伏组件专用清洁剂(10ml)操作，含清洁剂的清洗液通过高压喷嘴5对光伏组串1进行清洗，清洗废液经过废液收集槽6进入三通转接器8，最后通过废液收集管道11进入废液储存罐7进行集中收集；

第二步，第一步操作完成15～20s后，停止5s，然后抽水电机14再次启动，清洁剂控制器闭锁清水通过加压泵17输送给清洗水管2对光伏串1进行二次冲洗，主要是冲洗掉第一步残留的含清洁剂的混合液；此时废液收集管道11上的电磁阀10执行开通操作，灌溉喷嘴9上的电磁阀10执行闭锁操作不变；保证清洗废液依然进入废液储存罐7中进行集中收集，保障土质不被清洁剂污染，即便下一次执行的是清水清洁指令，清洗废液也能够满足农业灌溉要求。

综上所述，本发明一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置及清洁方法，适用于农光互补用光伏组串清洗工作；可实现根据不同污染物实现不用清洗方式的清洗策略，清洗效果好；可以收集清洗后废水，并可以进行农业灌溉，实现废水二次利用，节能环保；实现清洗灌溉一体化智能操作，节约人工成本。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，包括光伏组串(1)，光伏组串(1)的上方设置有清洗水管(2)，清洗水管(2)通过上水管(16)与水箱(15)连接，水箱(15)内设置有抽水电机(14)；光伏组串(1)的下方沿光伏组串(1)的长度方向设置有带坡度的废液收集槽(6)，废液收集槽(6)的底部通过三通转接器(8)分别经对应的电磁阀(10)连接废液储存罐(7)和灌溉喷嘴(9)，光伏组串(1)上设置有灰尘监测仪(3)，灰尘监测仪(3)经控制器(4)分别与抽水电机(14)、灰尘监测仪(3)和电磁阀(10)连接。

2.根据权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，清洗水管(2)上间隔设置有多个高压喷嘴(5)。

3.根据权利要求2所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，上水管(16)上设置有加压泵(17)，加压泵(17)与控制器(4)连接。

4.根据权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，上水管(16)与清洗水管(2)的连接处设置有清洁剂添加口(18)。

5.根据权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，光伏组串(1)设置在光伏支架(13)上，光伏支架(13)的调节角度为15～60°，光伏支架(13)的底部连接有水泥固定桩(12)。

6.根据权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，三通转接器(8)的一端通过废液收集管道(11)与废液储存罐(7)连接，另一端与灌溉喷嘴(9)连接。

7.根据权利要求6所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，电磁阀(10)分别设置在废液收集管道(11)以及三通转接器(8)和灌溉喷嘴(9)的连接管道上。

8.根据权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，三通转接器(8)设置有过滤装置。

9.根据权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，其特征在于，灌溉喷嘴(9)为飞旋式。

10.一种农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化清洁方法，其特征在于，利用权利要求1所述的农光互补用光伏组串清洗灌溉一体化装置，包括以下步骤：

灰尘监测仪检测光伏组串上的积灰厚度和积灰类型，将灰尘的占比情况上传给控制器，控制器根据设定的阈值进行判断，下发清洁指令或清洗指令；

如果下发清洗指令，抽水电机启动，将清水通过上水管上设置的加压泵输送给清洗水管对光伏组串进行清洗操作，清洗废水经过废液收集槽进入三通转接器，控制器控制废液收集管道上的电磁阀执行闭锁操作，灌溉喷嘴上的电磁阀执行开通操作；通过灌溉喷嘴对农作物进行灌溉，清洁时间为15～20s；

如果下发清洁指令，抽水电机启动，清水通过加压泵输送给清洗水管，通过上水管上设置的清洁剂添加口加入光伏组件专用清洁剂，含清洁剂的混合溶液对光伏组串进行清洗，清洗废液经过废液收集槽进入三通转接器，控制器控制废液收集管道上的电磁阀执行开通操作，灌溉喷嘴上的电磁阀执行闭锁操作，清洗废液通过废液收集管道进入废液储存罐进行集中收集；

清洁指令执行15～20s，停止5s，然后抽水电机再次启动，将清水通过上水管上设置的加压泵输送给清洗水管对光伏组串进行清洁操作，清洗废液经过废液收集槽进入三通转接器，控制器控制废液收集管道上的电磁阀执行开通操作，灌溉喷嘴上的电磁阀执行闭锁操作，清洗废液通过废液收集管道进入废液储存罐进行集中收集。

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