CN116938124B - 光伏组件除雪设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件除雪设备，属于光伏组件清洁设备技术领域，包括机架及其前侧的除雪辊和除雪板，机架底部履带式行走机构能够沿着光伏组件表面移动，沿着行驶方向除雪板先除去光伏组件表面的浮雪，除雪辊再敲击冰层、清除结冰部分；机架上下两侧通过限位导向组件与光伏组件的边缘配合，除雪辊及履带式行走机构均由动力机构驱动，动力机构驱动除雪辊自转的同时驱动履带式行走机构沿着光伏组件表面由一端行至另一端，完成光伏组件表面的除雪工作。本发明清理积雪方便快捷、机械化程度高，提高了工作效率，能够避免光伏组件热斑效应的产生，延长组件的使用寿命；提高光伏组件的透光率，提高光伏组件的发电效率，确保在冬季雨雪天气正常发电。

Description

光伏组件除雪设备

技术领域

本发明属于光伏组件清洁设备技术领域，尤其涉及一种光伏组件除雪设备。

背景技术

太阳能资源总量丰富，分布广泛，作为最重要的清洁能源之一，近年来光伏发电在半导体技术和生产工艺快速发展的加持下得到了空前的发展。据统计，2021全年光伏发电为全球减少CO₂排放达10.6亿吨，为全球环境保护做出了重要贡献。其中，柔性光伏支架突破了地形局限，可广泛应用在大跨距的复杂地形，单跨柔性光伏支架，采用两固定点之间张拉预应力钢绞线的方式，在保证钢绞线的力学性能的同时，可实现柔性支架10m至30m的大跨距要求。目前柔性支架系统以其提高土地综合利用率、降本增效的优势得到广泛应用。由于光伏组件是安装在广阔的平原或山区，很容易积灰和积雪，灰尘和积雪会降低光伏组件的透光率，影响光伏组件的发电效率。因此光伏组件的清洁非常必要，同时清洁光伏组件能够避免热斑效应的产生，进而延长组件的使用寿命。

但是，目前我国中高纬度寒冷地区的光伏产业推广会遭受冬季积雪的困扰，在能源需求更迫切的冬季，在降雪天气后，光伏组件被积雪覆盖，光照很难穿透厚厚的积雪，即使晴天也无法正常发电。对于部分远离居住地安装的光伏组件由于缺乏相应的运维管理，还可能会出现更长时间的积雪情况，对于光伏电站的冬季发电更是“雪上加霜”。即便是有运维管理的电站，一旦积雪结冰，也难以清理，光伏组件积雪一直是光伏运维领域的痛点问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏组件除雪设备，旨在解决现有技术中高寒地区光伏组件积雪影响运行或结冰清理困难的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种光伏组件除雪设备，包括带有履带式行走机构的机架，所述机架的前侧设有除雪板和除雪辊，所述除雪板设置于除雪辊的前侧、且均与机架相连，沿着行驶方向先除去光伏组件表面的浮雪，再敲击冰层、清除结冰部分；所述机架的上下两侧设有能够与光伏组件的边缘配合的限位导向组件，所述履带式行走机构能够沿着光伏组件表面移动，所述除雪辊及履带式行走机构均由动力机构驱动，所述动力机构驱动除雪辊自转的同时驱动履带式行走机构沿着光伏组件的表面由一端行至另一端。

优选的，所述限位导向组件包括四个导向轮，四个导向轮两两与光伏组件高低边缘的边框配合，用于对机架进行限位。

优选的，所述除雪辊为中空管体，所述除雪辊的圆柱面上布设刷毛，所述除雪辊的内部设有锤冰机构，用于敲击清除光伏组件表面的覆冰。

优选的，所述锤冰机构包括曲轴和若干个锤头，所述曲轴的每段偏心轴上均固定有转盘，所述转盘的边缘通过连接杆与锤头相连，所述连接杆的两端分别与转盘及锤头转动相连；所述除雪辊的管体上设有若干个贯穿内外的锤击孔，所述锤头与锤击孔一一对应，所述锤头随着曲轴的转动能够沿着锤击孔做伸缩运动。

优选的，所述机架的后侧设有刮板，所述刮板与除雪辊平行、且相对设置，所述刮板的长度方向与除雪辊的长度方向一致；所述锤头、刷毛及刮板均为硅胶或橡胶材质。

优选的，所述除雪板包括固定杆和V形推雪板，所述固定杆的两端与机架相连，所述推雪板的中部设有向前凸出的棱角，所述推雪板的后侧通过多根支杆与固定杆相连，所述固定杆与机架相连，所述推雪板为硅胶或橡胶材质。

优选的，所述推雪板的截面为三角形，所述推雪板尖角朝向前侧且斜向下与光伏组件表面贴合设置。

优选的，所述除雪辊的两端通过弹性压杆与机架相连，所述弹性压杆包括压杆和弹簧，所述弹簧套装于压杆的外部，所述压杆的上端与机架相连，所述弹簧的下端与除雪辊相连。所述压杆的下部为中空管体，除雪辊两端分别通过导向杆与压杆滑动配合。

优选的，所述履带式行走机构包括安装板，所述安装板的上部设有传动轴和两根从动轴，所述传动轴与动力机构相连；所述安装板的下部设有两根从动轴，所述传动轴设置于上部两根从动轴之间，所述传动轴的末端设有主动齿轮，上部前侧的从动轴末端设有与主动齿轮啮合的从动齿轮；四根从动轴的末端设有齿轮壳，所述齿轮壳的外侧设有与之配合的履带；所述安装板的中部设有中间轴，所述中间轴的两端分别通过弹簧与下部两根从动轴相连，通过弹簧对下部两根从动轴施加压力。

优选的，所述机架的外部设有外壳，所述外壳的顶部设有光伏板，所述光伏板与动力机构相连，能够为动力机构提供电源。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在光伏组件表面的机架前侧安装除雪板和除雪辊，在动力机构的驱动下通过履带式行走机构驱动除雪板及除雪辊，沿着行驶方向除雪板先除去光伏组件表面的浮雪，除雪辊再敲击冰层、清除结冰部分；同时机架通过限位导向组件与光伏组件的边缘配合，能够沿着光伏组件表面由一端行至另一端，完成光伏组件的除雪工作。本发明清理积雪方便快捷、机械化程度高，提高了工作效率，能够避免光伏组件热斑效应的产生，进而延长组件的使用寿命，提高光伏组件的透光率，进而提高光伏组件的发电效率，确保光伏组件在冬季雨雪天气正常发电。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种光伏组件除雪设备的应用示意图；

图2是本发明实施例中履带式行走机构、除雪辊及除雪板的布置示意图；

图3是本发明实施例中除雪辊的结构示意图（刷毛未画出）；

图4是本发明实施例中除雪辊在光伏组件表面上的工作状态图；

图5是本发明实施例中曲轴的剖面示意图；

图6是本发明实施例中锤冰机构的结构示意图；

图7是本发明实施例中除雪板的结构示意图；

图8是本发明实施例中履带式行走机构的结构示意图；

图中：00-光伏组件，01-钢索；1-履带式行走机构，11-安装板，12-传动轴，13-从动轴，14-主动齿轮，15-从动齿轮，16-齿轮壳，17-履带，18-中间轴；2-除雪板，21-固定杆，22-推雪板，23-支杆；3-除雪辊，30-压杆；4-锤击孔，5-刷毛，6-曲轴，60-偏心轴；7-锤头，8-转盘，9-连接杆，10-弹簧；19-外壳，20-光伏板；24-出口，25-导向轮。

具体实施方式

下面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的一部分实施例，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。

参见图1、2，本发明提供的一种光伏组件除雪设备包括带有履带式行走机构1的机架，所述机架的前侧设有除雪板2和除雪辊3，所述除雪板2设置于除雪辊3的前侧、且均与机架相连，沿着行驶方向除雪板2先除去光伏组件00表面的浮雪，除雪辊3再敲击冰层、清除结冰部分；所述机架的上下两侧设有能够与光伏组件00的边缘配合的限位导向组件，所述履带式行走机构1能够沿着光伏组件00表面移动，所述除雪辊3及履带式行走机构1均由动力机构驱动，所述动力机构驱动除雪辊3自转的同时驱动履带式行走机构1沿着光伏组件00的表面由一端行至另一端，能够完成除雪工作。采用该结构的除雪设备能够提高光伏组件表面积雪的清理效率，清洁后的光伏组件提高了透光率，进而提高了发电效率。

本发明提供的光伏组件除雪设备，与现有技术相比，通过动力机构驱动除雪辊自转的同时并利用履带式行走机构沿着光伏组件的表面左右移动，利用除雪板及除雪辊实现清扫浮雪、锤击覆冰的目的，也能够清除光伏组件表面的尘土。本发明机械化程度高，操作方便快捷，能够代替人工清理，提高工作效率，能够确保光伏组件在冬季雨雪天气正常发电；能够避免光伏组件热斑效应的产生，延长了组件的使用寿命。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述光伏组件00倾斜设置于由钢索01构成的柔性光伏支架上，所述限位导向组件包括四个导向轮25，四个导向轮25两两与光伏组件00高低边缘的边框配合，用于对机架进行限位。在光伏设备运行过程中，为了更好的接收太阳光的照射，光伏组件均设置一定的倾角。机架在沿光伏组件长度方向行走过程中，通过四角部位的导向轮将机架限位在光伏组件的上下两个侧面上，避免在重力作用下机架脱离光伏组件。

进一步优化上述方案，在机架的上下两侧设有开口朝向内部的U形凸檐，导向轮安装在凸檐的U形槽槽底，可使机架更牢固地附着在光伏组件上并沿其长度方向移动。

在本发明的一个具体实施例中，如图4所示，所述除雪辊3为中空管体，所述除雪辊3的圆柱面上布设刷毛5，所述除雪辊3的内部设有锤冰机构，用于敲击清除光伏组件00表面的覆冰。利用锤冰机构将覆冰敲碎后，再利用刷毛对光伏组件表面的碎冰进行清扫。

作为一种优选结构，如图3、5、6所示，所述锤冰机构包括曲轴6和若干个锤头7，所述曲轴6的每段偏心轴上均固定有转盘8，所述转盘8的边缘通过连接杆9与锤头7相连，所述连接杆9的两端分别与转盘8及锤头7转动相连；所述除雪辊3的管体上设有若干个贯穿内外的锤击孔4，所述锤头7与锤击孔4一一对应，所述锤头7随着曲轴6的转动能够沿着锤击孔4做伸缩运动。其中，若干个锤击孔4沿着除雪辊3的长度方向在其侧壁上呈螺旋状布置；曲轴由动力机构驱动。为了方便连接杆做偏摆运动，在锤击孔的侧壁上对称设计出供连接杆摆动的喇叭状豁口。在曲轴6旋转过程中，偏心轴60带动转盘8及锤头7相对除雪辊3的中心轴做偏心运动，锤头7沿着锤击孔4做伸缩运动。随着除雪辊的旋转，若干个锤头交替从不同的锤击孔伸出，进而将光伏组件表面的覆冰击碎。

另外，在具体设计时，还可在转盘的边缘均布设计多个连接杆，在除雪辊的管壁上对应设计与连接杆及锤头配合的锤击孔；且对应相邻两段偏心轴上的锤击孔交错布置，锤头及锤击孔的具体数量根据实际情况设定即可。

进一步优化上述技术方案，在曲轴及锤头内均设计相互贯通的气道（图中未画出），锤头的末端设有朝向锤击孔侧的出气口，曲轴的端部设有连通内部气道及外部高压气路的进气口。高压气路的压缩空气能够沿着曲轴内的气道进入锤头内，并从锤头的出气口高速排出，随着除雪辊的旋转运动可使高速气流呈螺旋状喷出，实现对光伏组件上冰雪及尘土进行清除的目的。

具体制作时，在每段偏心轴上安装转盘的安装槽中部加工出环形通气槽，同时转盘的内孔中部加工有与通气槽相对应的环形槽；高压空气通过曲轴内气道经各段偏心轴送至各个转盘内，再经各个连接杆进入各个锤头内，随着锤头的伸出能够使高压空气近距离吹扫冰雪；当锤头回缩后，锤击孔内喷出的气流减弱，可将光伏组件表面浮雪吹走。装配时，曲轴的端部通过旋转接头与高压气管相连，方便安装高压气管。如果低温环境下光伏组件表面结冰严重，可在高压气管内通有热风，可将冰层融化，方便敲碎清除。

当然，也可以直接在曲轴的侧壁上开设出气孔，同时在锤头的下端面上加工进气口，高压空气经曲轴内气道上的多个出气孔进入曲轴与除雪辊之间的内腔，再进入各个锤头的气道内。

在本发明的另一个具体实施例中，所述机架的后侧设有刮板（图中未画出），所述刮板与除雪辊平行、且相对设置；所述锤，所述刮板的长度方向与除雪辊3的长度方向一致；所述锤头7、刷毛5及刮板均为硅胶或橡胶材质。由于除雪辊滚动过程中锤头频繁敲击光伏组件表面，采用弹性材质的锤头能够起到缓冲作用，避免锤头与光伏组件刚性接触而损坏光伏组件，延长光伏组件的使用寿命。当覆冰在锤头的敲击作用下击碎后，弹性刷毛进行初步清扫，后部的刮板进一步对光伏组件表面进行清理，保证清洁效果。

在本发明的一个具体实施例中，如图7所示，所述除雪板2包括固定杆21和V形推雪板22，所述固定杆21的两端与机架相连，所述推雪板22的中部设有向前凸出的棱角，所述推雪板22的后侧通过多根支杆23与固定杆21相连，所述固定杆21与机架相连，所述推雪板22为硅胶或橡胶材质。其中，所述推雪板22的截面为三角形，所述推雪板22尖角朝向前侧且斜向下与光伏组件表面贴合设置。除雪设备沿着光伏组件表面长度方向运行过程中，前侧推雪板的下端与光伏组件表面倾斜接触，能够对光伏组件表面的浮雪进行初步清理。

进一步优化上述技术方案，如图2、3所示，所述除雪辊3的两端通过弹性压杆与机架相连，所述弹性压杆包括压杆30和弹簧10，所述弹簧10套装于压杆30的外部，所述压杆30的上端与机架相连，所述弹簧10的下端与除雪辊3相连。其中，压杆30的下部为中空管体，除雪辊3两端分别通过导向杆与压杆30滑动配合。采用弹簧对除雪辊施加向下的压力，可使除雪辊在旋转过程中始终能够与光伏组件表面接触，确保锤头能够击打到覆冰上。

在本发明的一个具体实施例中，如图8所示，所述履带式行走机构1包括安装板11，所述安装板11的上部设有传动轴12和两根从动轴13，所述传动轴12与动力机构相连；所述安装板11的下部设有两根从动轴13，所述传动轴12设置于上部两根从动轴13之间，所述传动轴12的末端设有主动齿轮14，上部前侧的从动轴13末端设有与主动齿轮14啮合的从动齿轮15；四根从动轴13的末端设有齿轮壳16，所述齿轮壳16的外侧设有与之配合的履带17；所述安装板11的中部设有中间轴18，所述中间轴18的两端分别通过弹簧10与下部两根从动轴13相连，通过弹簧10对下部两根从动轴13施加压力。

另外，动力结构包括电机和皮带传动组件，电机的输出轴驱动传动轴旋转，传动轴通过皮带传动组件驱动除雪辊转动，在行走过程中实现除雪的目的。

进一步优化上述方案，如图1所示，所述机架的外部设有外壳19，所述外壳19的顶部设有光伏板20，所述光伏板20与动力机构相连，能够为动力机构提供电源。采用该结构无需外接电源，能够实现长时间在野外进行清理工作，尤其适用于远离市区的野外作业。

作为一种优选方案，如图1所示，所述外壳19的低处一侧的侧板上设有与除雪辊3相对应的出口24，所述外壳19的高处一侧的侧板上设有与对面出口相对的鼓风机（图中未画出），用于将除雪辊除掉的冰雪从出口吹出去；同时，外壳19后部低处的侧板上设有与刮板相对应的出口24，方便将刮除的剩余冰雪排出去。

综上所述，本发明具有结构设计合理、机械化程度高、清理效率高的优点，本发明尤其适用于长度较大的光伏组件上积雪清理，采用除雪板对光伏组件表面浮雪进行清理，再通过除雪辊对覆冰进行敲击及初步清扫，最好利用刮板对剩余的冰雪进行二次清理，确保光伏组件表面得到彻底清理。采用本发明能够保证光伏组件表面的透光率，提高了发电效率，同时也避免了光伏组件出现热斑效应，延长了组件的使用寿命。本发明尤其适用于寒冷地区长度较大的柔性支架光伏组件表面的清理，能够保证光伏组件正常运行。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (6)

1.一种光伏板除雪设备，其特征在于：包括带有履带式行走机构的机架，所述机架的前侧设有除雪板和除雪辊，所述除雪板设置于除雪辊的前侧、且均与机架相连；所述机架的上下两侧设有能够与光伏板的边缘配合的限位导向组件，所述履带式行走机构能够沿着光伏板的表面移动，所述除雪辊及履带式行走机构均由动力机构驱动，所述动力机构驱动除雪辊自转的同时驱动履带式行走机构沿着光伏板的表面由一端行至另一端；

所述限位导向组件包括四个导向轮，四个导向轮两两与光伏板高低边缘的边框配合，用于对机架进行限位；

所述除雪辊为中空管体，所述除雪辊的圆柱面上布设刷毛，所述除雪辊的内部设有锤冰机构，用于敲击清除光伏板表面的覆冰；所述锤冰机构包括曲轴和若干个锤头，所述曲轴的每段偏心轴上均固定有转盘，所述转盘的边缘通过连接杆与锤头相连，所述连接杆的两端分别与转盘及锤头转动相连；所述除雪辊的管体上设有若干个贯穿内外的锤击孔，所述锤头与锤击孔一一对应，所述锤头随着曲轴的转动能够沿着锤击孔做伸缩运动；在曲轴旋转过程中，偏心轴带动转盘及锤头相对除雪辊的中心轴做偏心运动，锤头沿着锤击孔做伸缩运动；随着除雪辊的旋转，若干个锤头交替从不同的锤击孔伸出，进而将光伏板表面的覆冰击碎；

所述履带式行走机构包括安装板，所述安装板的上部设有传动轴和两根从动轴，所述传动轴与动力机构相连；所述安装板的下部设有两根从动轴，所述传动轴设置于上部两根从动轴之间，所述传动轴的末端设有主动齿轮，上部前侧的从动轴末端设有与主动齿轮啮合的从动齿轮；四根从动轴的末端设有齿轮壳，所述齿轮壳的外侧设有与之配合的履带；所述安装板的中部设有中间轴，所述中间轴的两端分别通过弹簧与下部两根从动轴相连，通过弹簧对下部两根从动轴施加压力；

在曲轴及锤头内均设有相互贯通的气道，锤头的末端设有朝向锤击孔侧的出气口，曲轴的端部设有连通内部气道及外部高压气路的进气口；高压气路的压缩空气能够沿着曲轴内的气道进入锤头内，并从锤头的出气口高速排出，随着除雪辊的旋转运动使高速气流呈螺旋状喷出，实现对光伏板上冰雪及尘土进行清除的目的；随着锤头的伸出能够使高压空气近距离吹扫冰雪；当锤头回缩后，锤击孔内喷出的气流减弱，将光伏板表面浮雪吹走。

2.根据权利要求1所述的光伏板除雪设备，其特征在于：所述机架的后侧设有刮板，所述刮板与除雪辊平行、且相对设置，所述刮板的长度方向与除雪辊的长度方向一致；所述锤头、刷毛及刮板均为硅胶或橡胶材质。

3.根据权利要求1所述的光伏板除雪设备，其特征在于：所述除雪板包括固定杆和V形推雪板，所述固定杆的两端与机架相连，所述推雪板的中部设有向前凸出的棱角，所述推雪板的后侧通过多根支杆与固定杆相连，所述固定杆与机架相连，所述推雪板为硅胶或橡胶材质。

4.根据权利要求3所述的光伏板除雪设备，其特征在于：所述推雪板的截面为三角形，所述推雪板尖角朝向前侧且斜向下与光伏板表面贴合设置。

5.根据权利要求4所述的光伏板除雪设备，其特征在于：所述除雪辊的两端通过弹性压杆与机架相连，所述弹性压杆包括压杆和弹簧，所述弹簧套装于压杆的外部，所述压杆的上端与机架相连，所述弹簧的下端与除雪辊相连。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏板除雪设备，其特征在于：所述机架的外部设有外壳，所述外壳的顶部设有光伏板组件，所述光伏板组件与动力机构相连，能够为动力机构提供电源。