CN116317922A - 适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置及方法，其中，装置包括固定组件、若干太阳能电池板、加热组件、控制系统和蓄电组件；若干所述太阳能电池板阵列分布在固定组件上；所述加热组件安装在若干所述太阳能电池板之间的间隙处和太阳能电池板的背光侧。本发明太阳能电池板的控制系统接入中控平台，降温、降雪天气出现后可通过控制系统自动检测启动与中控平台远程控制启动，实现就地、远程双模式运行，表面除雪、除冰效果良好，具有推广应用前景；太阳能电池板通过布设的加热组件进行加热除雪除冰，为解决光伏电站太阳能电池板在冬季降雪过程中表面积雪、积冰问题提供有效的途径。

Description

适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置及方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体是一种适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置及方法。

背景技术

随着传统能源的日益消耗和环境问题的日益严重，人们都在寻找能够替代传统能源的新型能源，因此，作为清洁无污染并且可再生的风能、太阳能等能源越来越受到人们的重视。

太阳能发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将太阳能转化为电能的一种技术，太阳能发电设备主要包括太阳能电池板、控制器和光伏逆变器三大部分，其中太阳能电池板经过串联后进行封装保护，可形成大面积的太阳能组件，在配合上功率控制器等部件，就形成了太阳能发电装置。

目前，虽然太阳能发电技术已经比较成熟，但是依然存在一些问题。因为太阳能发电所用的太阳能电池板一般都设置在室外比较空旷的区域，常年暴露在自然环境中，如果遇到雨雪天气，太阳能电池板的表面极易覆冰、雪。覆冰、雪会降低太阳能电池板对太阳光吸收的效率，从而降低对太阳能的发电效率，并且会造成太阳能电池板荷重量增大，甚至造成太阳能电池板发生破裂、倒塌等事故，为发电站造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置及方法，通过为光伏电站太阳能电池板加装加热除雪除冰装置，实现太阳能电池板表面降雪快速融化，消除面板表面积雪、积冰技术难题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，包括固定组件、若干太阳能电池板、加热组件、控制系统和蓄电组件；

若干所述太阳能电池板阵列分布在固定组件上，且与固定组件可拆卸式安装；所述加热组件安装在若干所述太阳能电池板之间的间隙处和太阳能电池板的背光侧；

所述控制系统与所述太阳能电池板电性连接，所述控制系统与所述蓄电组件电性连接，所述控制系统与所述加热组件电性连接。

优选地，所述除雪除冰装置还包括中控平台，所述控制系统与中控平台电性连接；所述中控平台用于控制蓄电组件的充放电。

优选地，所述除雪除冰装置还包括电能输送系统，所述电能输送系统与所述太阳能电池板电性连接。

优选地，所述蓄电组件为蓄电池。

优选地，所述加热组件为电阻体。

优选地，所述固定组件包括支撑柱、支撑架、安装架和连接架；所述支撑架安装在所述支撑柱上，所述安装架和所述连接架分别转动安装在支撑架的两端，所述连接架的端部固定在所述安装架上，所述太阳能电池板安装在所述安装架上。

优选地，所述支撑架、所述安装架和所述连接架安装后，形成三角区。

优选地，所述电能输送系统包括汇流箱、直流配电柜和光伏逆变器，所述直流配电柜连接在汇流箱和光伏逆变器之间，所述汇流箱与所述太阳能电池板电性连接，光伏逆变器连接电网。

一种适用于光伏电站太阳能电池板的除雪除冰方法，所述除雪除冰方法包括：

控制系统检测到太阳能电池板所处温度低于0℃，控制系统向蓄电组件传递供电信号，接收到供电信号的蓄电组件通过控制系统向加热组件进行供电加热，对覆盖在太阳能电池板上的冰雪进行加热融化；

所述太阳能电池板通过控制系统控制向蓄电组件进行充电，控制系统实时检测蓄电组件的待机状态并定期检测其电压，保持蓄电组件处于浮充和满电状态；

所述除雪除冰方法通过所述的除雪除冰装置实现。

优选地，所述除雪除冰方法还包括：

中控平台输入除冰雪指令传递给控制系统，控制系统向蓄电组件传递供电信号，接收到供电信号的蓄电组件通过控制系统向加热组件进行供电加热，对覆盖在太阳能电池板上的冰雪进行加热融化。

本发明的有益效果：

本发明太阳能电池板的控制系统接入中控平台，降温、降雪天气出现后可通过控制系统自动检测启动与中控平台远程控制启动，实现就地、远程双模式运行，表面除雪、除冰效果良好，具有推广应用前景；

本发明太阳能电池板通过布设的加热组件进行加热除雪除冰，为解决光伏电站太阳能电池板在冬季降雪过程中表面积雪、积冰问题提供了一条简单有效的途径，避免积雪造成太阳能电池板被破坏，同时，太阳能电池板安装角度可调，灵活方便，便于不同地区的安装需求，具安装简单、投资成本低的特点；

本发明配备专用蓄电组件可根据控制系统的信号进行主动供电给太阳能电池板，保证太阳能电池板在恶劣天气或其他无法正常工作的情况下也能进行除冰雪操作。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明加热除冰装置结构示意图。

图中：1、固定组件；2、太阳能电池板；3、控制系统；4、蓄电组件；5、中控平台；6、汇流箱；7、直流配电柜；8、光伏逆变器；9、电网；11、支撑柱；12、支撑架；13、安装架；14、连接架。

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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例公开了一种适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，包括固定组件1、若干太阳能电池板2、加热组件、控制系统3、蓄电组件4(蓄电池)、中控平台5和电能输送系统；若干太阳能电池板2阵列分布在固定组件1上，因为太阳能发电所用的太阳能电池板2一般都设置在室外比较空旷的区域，常年暴露在自然环境中，且部分环境比较恶劣，因此，将太阳能电池板2可拆卸式安装在固定组件1上，便于维修安装及更换，太阳能电池板2倾斜式安装在固定组件1上；加热组件安装在太阳能电池板2上，用于加热升温除冰雪；

电能输送系统和控制系统3均与太阳能电池板2电性连接，控制系统3与蓄电组件4电性连接，控制系统3与中控平台5电性连接，针对太阳能电池板2的电能转换后发出直流电的特点，蓄电组件4的电能可取自太阳能电池板2，太阳能电池板2将热能转化为电能，转化的电能经输送线路大部分流入电能输送系统，剩下部分的电能经控制系统3控制流入蓄电组件4内储存，将电能输送至蓄电组件4的过程即为充电过程，通过控制系统3控制蓄电组件4充电，控制系统3实时监测蓄电组件4的待机状态并定期检测电压，保持蓄电组件4始终处于浮充、满电状态。蓄电组件4的容量按太阳能电池板2面积及光伏电站所在区域常年平均降雪强度、降雪量计算后选取。

蓄电组件4的电量通过控制系统3实时传递至中控平台5，中控平台5也可输入充电指令至控制系统3，再由控制系统3控制蓄电组件4进行蓄电，可主动完成蓄电的过程。

控制系统3的运行所需的电量通过太阳能电池板2转化的电能提供，应急时可通过蓄电组件4进行放电供其运行。控制系统3与加热组件电性连接，用于对太阳能电池板2进行供热除冰雪。在降温、降雪天气出现后，控制系统3自动检测接收到覆冰、雪信号(通过检测温度的形式来触发传递)或接收到中控平台5主动输入的除冰指令后(双模式启动)，蓄电组件4通过控制系统3向加热组件进行供电，通过加热组件的持续升温(温度达到5℃时，加热停止)，将覆在太阳能电池板2表面的冰雪去除。控制系统3自动检测接收到覆冰、雪信号是通过监测温度实现，当温度低于0℃时，控制系统3接收收到覆冰、雪信号(0℃以下会结冰)，加热系统启动。

本发明中蓄电组件4除在特殊情况(如太阳能电池板2积雪严重且无法进行电能转换，避免积雪破坏太阳能电池板2，控制系统3的无法正常供电)用于给控制系统3供电外，仅用于加热组件供电发热。

如图1所示，固定组件1包括支撑柱11、支撑架12、安装架13和连接架14；支撑架12安装在支撑柱11上，安装架13和连接架14分别转动安装在支撑架12的两端，连接架14可拆卸式安装在安装架13上，且安装在安装架13上的位置可调，若干太阳能电池板2阵列式安装在安装架13上，太阳能电池板2安装后，通过调整安装架13与水平面的角度，从而调节光线与太阳能电池板2的角度，其角度的设定根据不同地区的太阳光线的照射角度进行分析确定，太阳光线与太阳能电池板2的角度确定后，通过转动连接架14，将连接架14的端部固定在安装架13上，对其进行支撑限位形成三角，此种安装方式稳定性好，且角度可调，灵活性高，同时降低安装人员的劳动强度。

加热组件包括第一电阻加热带和第二电阻加热带(电阻体)，第一加热带设置在阵列分布的太阳能电池板2之间的间隙处，此处的加热带更靠近冰雪覆盖点，除冰雪效果好，而考虑到太阳能电池板2中部区域的除冰雪效果，将第二电阻加热带设置在太阳能电池板2表面下方的硅电池组四周(在太阳能电池板2的背光侧)，来加快其中部区域的冰雪融化。通过两组电阻加热带配合供热，加快了除冰雪的效率，第一电阻加热带和第二电阻加热带的功率及布设密度按设计除雪除冰加热工作时间与蓄电组件4组的容量进行选择。

电能输送系统包括汇流箱6、直流配电柜7和光伏逆变器8，直流配电柜7设置在汇流箱6和光伏逆变器8之间通过电性连接，汇流箱6与太阳能电池板2电性连接，光伏逆变器8连接电网9。汇流箱6可以将一定数量、规格相同的太阳能电池板2串联起来，组成一个个光伏串列，然后再将若干个光伏串列并联接入汇流箱6，在汇流箱6内汇流后，在通过直流配电柜7和光伏逆变器8控制处理后，将太阳能电池板2所发出的直流电转化成家电使用的交流电并从电网9送出。汇流箱6能有效的保证太阳能电池板2有序连接和汇流功能，能够保障光伏系统在维护、检查时易于切断电路，光伏系统发生故障时减小停电的范围。

一种适用于光伏电站太阳能电池板的除雪除冰方法，包括：控制系统3检测到太阳能电池板2所处温度低于0℃，控制系统3向蓄电组件4传递供电信号，接收到供电信号的蓄电组件4通过控制系统3向加热组件进行供电加热，对覆盖在太阳能电池板2上的冰雪进行加热融化；太阳能电池板2通过控制系统3控制向蓄电组件4进行充电，控制系统3实时检测蓄电组件4的待机状态并定期检测其电压，保持蓄电组件4处于浮充和满电状态；除雪除冰方法通过除雪除冰装置实现。

中控平台5可以输入除冰雪指令传递给控制系统3，控制系统3向蓄电组件4传递供电信号，接收到供电信号的蓄电组件4通过控制系统3向加热组件进行供电加热，对覆盖在太阳能电池板2上的冰雪进行加热融化，同样可以实现除雪除冰操作。

本发明太阳能电池板2的控制系统3接入中控平台5，降温、降雪天气出现后可通过控制系统3自动检测启动与中控平台5远程控制启动，实现就地、远程双模式运行，表面除雪、除冰效果良好，具有推广应用前景；太阳能电池板2通过布设的加热组件进行加热除雪除冰，为解决光伏电站太阳能电池板2在冬季降雪过程中表面积雪、积冰问题提供了一条简单有效的途径，避免积雪造成太阳能电池板2被破坏，同时，太阳能电池板2安装角度可调，灵活方便，便于不同地区的安装需求，具安装简单、投资成本低的特点；本发明配备专用蓄电组件4可根据控制系统3的信号进行主动供电给太阳能电池板2，保证太阳能电池板2在恶劣天气或其他无法正常工作的情况下也能进行除冰雪操作。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，包括固定组件(1)、若干太阳能电池板(2)、加热组件、控制系统(3)和蓄电组件(4)；

若干所述太阳能电池板(2)阵列分布在固定组件(1)上，且与固定组件(1)可拆卸式安装；所述加热组件安装在若干所述太阳能电池板(2)之间的间隙处和太阳能电池板(2)的背光侧；

所述控制系统(3)与所述太阳能电池板(2)电性连接，所述控制系统(3)与所述蓄电组件(4)电性连接，所述控制系统(3)与所述加热组件电性连接。

2.根据权利要求1所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述除雪除冰装置还包括中控平台(5)，所述控制系统(3)与中控平台(5)电性连接；所述中控平台(5)用于控制蓄电组件(4)的充放电。

3.根据权利要求1所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述除雪除冰装置还包括电能输送系统，所述电能输送系统与所述太阳能电池板(2)电性连接。

4.根据权利要求1所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述蓄电组件(4)为蓄电池。

5.根据权利要求1所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述加热组件为电阻体。

6.根据权利要求1-5任一项所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述固定组件(1)包括支撑柱(11)、支撑架(12)、安装架(13)和连接架(14)；所述支撑架(12)安装在所述支撑柱(11)上，所述安装架(13)和所述连接架(14)分别转动安装在支撑架(12)的两端，所述连接架(14)的端部固定在所述安装架(13)上，所述太阳能电池板(2)安装在所述安装架(13)上。

7.根据权利要求6所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述支撑架(12)、所述安装架(13)和所述连接架(14)安装后，形成三角区。

8.根据权利要求3所述的适用于光伏电站太阳能电池板的加热除雪除冰装置，其特征在于，所述电能输送系统包括汇流箱(6)、直流配电柜(7)和光伏逆变器(8)，所述直流配电柜(7)连接在汇流箱(6)和光伏逆变器(8)之间，所述汇流箱(6)与所述太阳能电池板(2)电性连接，光伏逆变器(8)连接电网(9)。

9.一种适用于光伏电站太阳能电池板的除雪除冰方法，其特征在于，所述除雪除冰方法包括：

控制系统(3)检测到太阳能电池板(2)所处温度低于0℃，控制系统(3)向蓄电组件(4)传递供电信号，接收到供电信号的蓄电组件(4)通过控制系统(3)向加热组件进行供电加热，对覆盖在太阳能电池板(2)上的冰雪进行加热融化；

所述太阳能电池板(2)通过控制系统(3)控制向蓄电组件(4)进行充电，控制系统(3)实时检测蓄电组件(4)的待机状态并定期检测其电压，保持蓄电组件(4)处于浮充和满电状态；

所述除雪除冰方法通过如权利要求1-8任一项所述的除雪除冰装置实现。

10.根据权利要求9所述的适用于光伏电站太阳能电池板的除雪除冰方法，其特征在于，还包括：

中控平台(5)输入除冰雪指令传递给控制系统(3)，控制系统(3)向蓄电组件(4)传递供电信号，接收到供电信号的蓄电组件(4)通过控制系统(3)向加热组件进行供电加热，对覆盖在太阳能电池板(2)上的冰雪进行加热融化。

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