CN115765612A - 一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略；利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；控制无人机将清洗机器人搬运至异常位置；控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件。本发明将无人机与清洗机器人结合，实现地面、山地、水上等地形复杂光伏场站的高效、低成本、无损伤清洗。

Description

一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源光伏发电领域，具体涉及一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法及系统。

背景技术

当前光伏项目建设数量多、规模大、地形复杂(如山地、水面等)，光伏组件的清洗难度随之增大；另外，光伏场站“远程集控、少人维护”模式也决定了运维人员的数量极为有限，造成组件的表面灰尘清洗普遍不及时，即使委托外委单位，不仅清洗费用普遍偏高，且清洗的周期和效果也难以保证。

目前，组件表面积灰问题已成为影响光伏电站生产运行重要因素之一。由于灰尘在组件表面的积累，不仅影响散热和发电量，且容易产生热斑效应，对光伏电站的运维质量和安全均会产生不利影响。有研究表明，在相同条件下，清洁的电池板组件与积灰组件相比，发电量提升约3-10％不等(根据污染遮挡程度，中度和重度灰尘约提升10％-15％)。故此，组件表面的灰尘清扫工作，虽然普通但非常有效。但对于中大型场站而言，人为清扫基本不可能实现。

当下，很多场站已经应用清洗机器人等产品，但该产品对地形和安装平整度等要求较高，且一台机器人只能清洗连在一起的一排组件方阵，只能重复清洗一部分组件，利用率偏低，从而造成成本的偏高；且部分产品在清洗工作中，容易对组件造成一定损伤，如隐裂甚至碎板。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的对光伏组件的清洗效率偏低的缺陷，从而提供一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法及系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，包括：基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略；利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；控制无人机将清洗机器人搬运至异常位置；控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件。

在一实施例中，基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略的过程，包括：获取光伏系统的电气参量；将光伏系统的电气参量与其预设参量阈值进行比较，确定异常区域；基于异常区域的电气参量的变化量，确定清洗策略。

在一实施例中，基于异常区域的电气参量的变化量，确定清洗策略的过程，包括：将异常区域的电气参量的变化量与预设变化量阈值进行比较；基于比较结果，确定遮挡严重区域及遮挡一般区域；清洗策略为优先清洗遮挡严重区域。

在一实施例中，利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置的过程，包括：控制无人机对异常区域进行红外扫描成像；基于红外扫描成像结果，判断异常区域内是否存在异物遮挡造成的异常发热现象；当存在异物遮挡造成的异常发热现象时，将由异物遮挡造成的异常发热的位置作为异常位置。

在一实施例中，控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件的过程，包括：控制清洗机器人对异常位置按照清洗策略对异常位置的光伏组件进行循环清洗；清洗结束后，判断异常位置的电气参量是否恢复正常参量或者有往正常参量变化的趋势；当异常位置的电气参量既没有恢复正常参量，也没有往正常参量变化的趋势，则生成报警信号，报警信号用于执行人工解决机制。

在一实施例中，控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件的过程，还包括：当异常位置的电气参量有往正常参量变化的趋势时，返回“控制清洗机器人对异常位置按照清洗策略对异常位置的光伏组件进行循环清洗”的步骤，直至异常位置的电气参量恢复正常参量为止。

第二方面，本发明实施例提供一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，基于第一方面的方法，系统包括：智能诊断平台，用于基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略；无人机，用于对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；将清洗机器人搬运至异常位置清洗机器人，用于按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件。

在一实施例中，无人机设置电池片和无线充电装置，无线充电装置用于对清洗机器人进行充电。

在一实施例中，清洗机器人设置光伏电池，光伏电池用于实现清洗机器人白天边工作边充电。

在一实施例中，光伏系统设置充电装置，充电装置用于为无人机及清洗机器人充电。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略；利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；控制无人机将清洗机器人搬运至异常位置；控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件。本发明将无人机与清洗机器人结合，实现地面、山地、水上等地形复杂光伏场站的高效、低成本、无损伤清洗。

2.本发明提供的光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，将智能诊断平台、红外/搬运无人机和清洗机器人巧妙组成智能诊断和清洗系统，使得光伏电站的运维更加智能化，通过参数分析和红外拍摄结合，提高了判断准确性；采用无人机转移机器人，灵活轻便，适用于各种复杂地形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法的一个具体示例的流程图；

图2为本发明实施例提供的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法的具体流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，如图1所示，包括：

步骤S11：基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略。

具体地，由于灰尘在组件表面的积累，不仅影响散热和发电量，且容易产生热斑效应，因此通过分析光伏方阵和组串的电流、电压、功率等变化情况，可以判断光伏方阵是否有异常区域，并对异常区域进行初步定位。

具体地，基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略的过程，包括：(1)获取光伏系统的电气参量；(2)将光伏系统的电气参量与其预设参量阈值进行比较，确定异常区域；(3)基于异常区域的电气参量的变化量，确定清洗策略。

具体地，基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略的过程包括：(1)将异常区域的电气参量的变化量与预设变化量阈值进行比较；(2)基于比较结果，确定遮挡严重区域及遮挡一般区域；(3)清洗策略为优先清洗遮挡严重区域。

具体地，除明显的故障和异常外，通过对光伏方阵和组串电气参数的对比分析，根据分析结果进行清洗次序排序，如优先清洗遮挡严重的区域、再清洗遮挡一般的区域，一是可以避免遮挡严重区域进一步恶化、形成热斑等；二是可以保证前期发电量的提升更多，以获得更好的经济效益；三是避免对没必要清洗的组串或方阵做无用功。

步骤S12：利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置。

具体地，当确定异常区域后，需要对异常区域具体的异常位置进行再次精准定位。由于灰尘在组件表面的积累，不仅影响散热和发电量，且容易产生热斑效应，因此本发明实施例利用搭载红外成像仪无人机对异常位置进行精准定位。

具体地，利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置的过程，包括：(1)控制无人机对异常区域进行红外扫描成像；(2)基于红外扫描成像结果，判断异常区域内是否存在异物遮挡造成的异常发热现象；(3)当存在异物遮挡造成的异常发热现象时，将由异物遮挡造成的异常发热的位置作为异常位置。

步骤S13：控制无人机将清洗机器人搬运至异常位置。

具体地，本发明实施例采用无人机搬运转移清洗机器人，适用于地面、山地、水上等光伏场站；优先对异常区域进行清洗、甚至连续多次清洗。

步骤S14：控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件。

具体地，控制清洗机器人按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件的过程，包括：(1)控制清洗机器人对异常位置按照清洗策略对异常位置的光伏组件进行循环清洗；(2)清洗结束后，判断异常位置的电气参量是否恢复正常参量或者有往正常参量变化的趋势；(3)当异常位置的电气参量既没有恢复正常参量，也没有往正常参量变化的趋势，则生成报警信号，报警信号用于执行人工解决机制。

具体地，搭载红外成像仪无人机，获取异常位置，对异常区域进行红外扫描成像，若发现存在异物遮挡造成的异常发热，则无人机将清洗机器人搬运至该方阵；清洗机器人优先对异常区域进行清洗、并能够实现重复多次清洗。

具体地，当异常位置的电气参量有往正常参量变化的趋势时，返回“控制清洗机器人对异常位置按照清洗策略对异常位置的光伏组件进行循环清洗”的步骤，直至异常位置的电气参量恢复正常参量为止。

具体地，如图2所示的流程图，本发明实施例通过分析光伏方阵和组串的电流、电压、功率等变化情况，报出异常数据，精确定位异常位置；搭载红外成像仪无人机，获取异常位置，对异常区域进行红外扫描成像，若发现存在异物遮挡造成的异常发热，则无人机将清洗机器人搬运至该方阵；清洗机器人优先对异常区域进行清洗、并能够实现重复多次清洗；智能诊断平台对比分析清洗前后的电流、电压、功率等参数，确定恢复正常，则完成闭环；若仍存在问题，则报警进行人工分析处理。

实施例2

本发明实施例提供一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，基于实施例1的方法，系统包括：智能诊断平台、无人机及清洗机器人。

具体地，智能诊断平台，用于基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略。无人机，用于对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；将清洗机器人搬运至异常位置。清洗机器人，用于按照清洗策略清洗异常位置的光伏组件。

本发明实施例的智能诊断平台分析光伏方阵和组串的电流、电压、功率等变化情况，报出异常数据，精确定位异常位置；搭载红外成像仪无人机，获取异常位置，对异常区域进行红外扫描成像，若发现存在异物遮挡造成的异常发热，则无人机将清洗机器人搬运至该方阵；清洗机器人优先对异常区域进行清洗、并能够实现重复多次清洗；智能诊断平台对比分析清洗前后的电流、电压、功率等参数，确定恢复正常，则完成闭环；若仍存在问题，则报警进行人工分析处理。

在一具体实施例中，无人机设置电池片和无线充电装置，无线充电装置用于对清洗机器人进行充电。

具体地，本发明实施例的无人机搭载电池片和无线充电装置，增加续航时间的同时，在搬运过程中给清洗机器人充电；搭载红外成像仪，实现红外拍摄。

在一具体实施例中，清洗机器人设置光伏电池，光伏电池用于实现清洗机器人白天边工作边充电。

在一具体实施例中，光伏系统设置充电装置，充电装置用于为无人机及清洗机器人充电。

具体地，光伏方阵增设充电装置，作为无人机和清洗机器人的充电和存放使用，无人机不工作时可在此充电，晚上可为清洗机器人充电，保证24小时均能进行清洗作业。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，其特征在于，包括：

基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略；

利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；

控制无人机将清洗机器人搬运至异常位置；

控制清洗机器人按照所述清洗策略清洗所述异常位置的光伏组件。

2.根据权利要求1所述的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，其特征在于，基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略的过程，包括：

获取光伏系统的电气参量；

将光伏系统的电气参量与其预设参量阈值进行比较，确定异常区域；

基于所述异常区域的电气参量的变化量，确定清洗策略。

3.根据权利要求2所述的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，其特征在于，基于所述异常区域的电气参量的变化量，确定清洗策略的过程，包括：

将所述异常区域的电气参量的变化量与预设变化量阈值进行比较；

基于比较结果，确定遮挡严重区域及遮挡一般区域；

清洗策略为优先清洗遮挡严重区域。

4.根据权利要求1所述的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，其特征在于，利用无人机对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置的过程，包括：

控制所述无人机对所述异常区域进行红外扫描成像；

基于所述红外扫描成像结果，判断异常区域内是否存在异物遮挡造成的异常发热现象；

当存在异物遮挡造成的异常发热现象时，将由异物遮挡造成的异常发热的位置作为异常位置。

5.根据权利要求1所述的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，其特征在于，控制清洗机器人按照所述清洗策略清洗所述异常位置的光伏组件的过程，包括：

控制清洗机器人对异常位置按照所述清洗策略对所述异常位置的光伏组件进行循环清洗；

清洗结束后，判断异常位置的电气参量是否恢复正常参量或者有往正常参量变化的趋势；

当所述异常位置的电气参量既没有恢复正常参量，也没有往正常参量变化的趋势，则生成报警信号，所述报警信号用于执行人工解决机制。

6.根据权利要求5所述的光伏组件清洁度智能诊断、清洗方法，其特征在于，控制清洗机器人按照所述清洗策略清洗所述异常位置的光伏组件的过程，还包括：

当所述异常位置的电气参量有往正常参量变化的趋势时，返回“控制清洗机器人对异常位置按照所述清洗策略对所述异常位置的光伏组件进行循环清洗”的步骤，直至所述异常位置的电气参量恢复正常参量为止。

7.一种光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的方法，所述系统包括：

智能诊断平台，用于基于光伏系统的电气参量，确定异常区域及其清洗策略；

无人机，用于对导致异常区域异常的原因进行确定，并确定由异物遮挡造成的异常发热的异常位置；将清洗机器人搬运至异常位置

清洗机器人，用于按照所述清洗策略清洗所述异常位置的光伏组件。

8.根据权利要求7所述光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，其特征在于，

所述无人机设置电池片和无线充电装置，所述无线充电装置用于对清洗机器人进行充电。

9.根据权利要求7所述光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，其特征在于，

所述清洗机器人设置光伏电池，所述光伏电池用于实现所述清洗机器人白天边工作边充电。

10.根据权利要求7所述光伏组件清洁度智能诊断、清洗系统，其特征在于，

所述光伏系统设置充电装置，所述充电装置用于为无人机及清洗机器人充电。

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