CN204046503U - 一种用于集成式光伏电站的清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于集成式光伏电站的清洗系统，旨在提供一种自动监控以及自动清洗的用于集成式光伏电站的清洗系统。它包括若干光伏组件阵列、水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统，所述的水循环系统和监控系统安装在光伏组件阵列上，所述的水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统依次连接。本实用新型的有益效果是：有效解决了光伏组件阵列表面积尘问题，实现自动监控、自动清洗，提高光伏组件阵列对太阳光的吸收，进而提高光伏电站的发电效率；可收集雨水，循环利用，节约了水资源，降低了光伏电站(特别是屋顶电站)的维护成本，提升了光伏电站的收益。

Description

一种用于集成式光伏电站的清洗系统

技术领域

本实用新型涉及光伏电站相关技术领域，尤其是指一种用于集成式光伏电站的清洗系统。

背景技术

近年来，光伏太阳能发电近十年获得了飞跃式的发展，德国、日本等世界多个国家均出台了一系列政策支持光伏电站的建设。中国光伏产业产品约占世界份额的60％，地面光伏电站、分布式屋顶光伏电站均得到了国家的大力支持，光伏电站获得蓬勃发展，仅2014年中国规划新建光伏电站14GWp，其中6GWp为地面电站，8GWp为分布式光伏电站。

光伏太阳能电站是一套将太阳光能转换为电能的系统，其工作原理是太阳能电池接受太阳光辐射，利用其光生伏打效应，将太阳光能转换为电能，再将产生的电能进行汇流收集、逆变、变压等一系列过程，转换为供人们生活、生产需要的电能。太阳能电池对太阳光能的吸收是其中一个重要过程，直接决定电站发电效率的大小。在现实光伏电站运营中，太阳能电池板表面灰尘对光的散射是一个影响光伏电站发电效率的重要因素。据统计，电池板表面灰尘对发电效率的影响在雨水较多扬尘较小的地区约为3—5％，在雨水较少扬尘较大的地区将达到10—15％，如果电站清洗不到，这个灰尘对发电效率的影响更为严重。因此如何清洗太阳能电池板表面灰尘，提高电站的发电效率是光伏电站企业所面临的问题。目前通常做法是安排电站运维人员定期对太阳能电池板进行清洗除尘，鉴于分布式电站多建在厂房、单位屋顶，该方法不仅难度较大、费时费力，运维成本较高，而且清洗效果一般。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种自动监控以及自动清洗的用于集成式光伏电站的清洗系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于集成式光伏电站的清洗系统，包括若干光伏组件阵列、水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统，所述的水循环系统和监控系统安装在光伏组件阵列上，所述的水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统依次连接。

光伏电池组件的电性能输出是随太阳辐照强度和光伏组件自身温度(芯片温度)变化的，而且光伏电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，所以存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐照强度是变化的，最佳工作点也是变化的。逆变器具有最大功率跟踪(MPPT)控制功能，是指相对于太阳辐射强度的变化，始终让光伏电池组的工作点处于最大功率点，光伏电站始终从光伏电池组最大功率输出。集成式逆变器是把逆变器和光伏组串集成在一起作为一个光伏发电模块，每一个光伏组串(通常为20--22块组件)均有一个逆变器，可以精确控制每一光伏组串的最大输出功率(MPP)。根据太阳能电池功率衰减理论，对于表面洁净电器件运行正常的光伏电站，一定太阳辐射强度下和时间周期内(通常为1年)，组串的最大输出功率(MPP)值差别极小。当电池板表面沉积一定灰尘后，吸收太阳辐射光减小，相应引起发电模块最大输出功率(MPP)的减小。本专利其工作原理是：微机控制系统采集监控系统的数据进行对比，之后自动控制水循环系统，对光伏组件阵列表面进行清洗，完成一次自动监控以及自动清洗的工作。利用该系统可以对集成式光伏电站的光伏组件阵列表面洁净度实现自动监控、自动清洗，提高光伏组件阵列对太阳光的吸收，进而提高光伏电站的发电效率。

作为优选，所述的水循环系统包括喷水管、回收水槽、水管、过滤器、集水箱和水泵，所述喷水管安装在光伏组件阵列的上边缘，所述的回收水槽安装在光伏组件阵列的下边缘，所述的喷水管通过水管与水泵连接，所述的回收水槽通过水管与过滤器连接，所述的过滤器与集水箱连接，所述的集水箱通过水管与水泵连接。水泵从微机控制系统中接收到清洗信号后，开启电源，抽取集水箱中存储的水，通过水管输送至喷水管，对光伏组件阵列进行清洗，单次清洗时间可设定输入微机控制系统中，清洗光伏组件阵列的水资源经回收水槽进行回收，后经过滤器过滤后，储存在集水箱中，实现水资源循环利用。

作为优选，所述的监控系统包括逆变器、摄像头、阳光辐射仪和光伏直流电缆，所述的逆变器通过光伏直流电缆与光伏组件阵列连接，所述的摄像头安装在光伏组件阵列的上方，所述的阳光辐射仪安装在光伏组件阵列的一侧，所述的水泵、逆变器、摄像头和阳光辐射仪通过光伏直流电缆与微机控制系统连接。微机控制系统时时同步采集逆变器的光伏阵列MPP值和阳光辐射仪的阳光辐射强度，将采集的MPP值与同辐射强度下标准值作对比，如果逆变器最新MPP值与标准值差异(小于)超过3％，微机控制系统给水泵一个信号，开启水泵对光伏组件阵列的面板进行清洗；否则不启动水泵，监控系统继续通过逆变器和阳光辐射仪对数据进行监控。

作为优选，所述的微机控制系统包括数据处理终端和微机，所述的水泵、逆变器、摄像头和阳光辐射仪通过光伏直流电缆与数据处理终端连接，所述的数据处理终端与微机连接，所述的数据处理终端和微机安装在控制室内。数据处理终端时时同步采集逆变器的光伏阵列MPP值和辐射仪的阳光辐射强度，将采集的MPP值与同辐射强度下标准值作对比，如果逆变器最新MPP值与标准值差异(小于)超过3％，数据处理终端给水泵一个信号，开启水泵对组件面板进行清洗；否则不启动水泵，监控系统继续对逆变器和辐射仪数据进行监控。另外，操作人员通过微机也可根据摄像头传输的图像信息，人工启动水泵进行清洗。

作为优选，所述的信号传输系统包括数据传输设备、交换机、GPRS信号传输设备和电站后台控制室，所述的数据传输设备连接数据处理终端，所述的数据传输设备通过交换机与电站后台控制室连接，所述的数据传输设备通过GPRS信号传输设备与电站后台控制室连接。将所采集的信息(电站信息、摄像头图像及辐射度等)通过交换机传输至电站后台控制室，或者通过GPRS信号传输设备无线信号传输至电站后台控制室，也可将警报信息传输给电站后台控制室。

作为优选，所述的水泵上设有雨水感应器，所述的雨水感应器与微机控制系统连接。在水泵中安装雨水感应器，使得在清洗后以及雨后光伏组件阵列的干燥时间内(根据季节设定)，微机控制系统暂停对光伏组件阵列的表面进行监控。

本实用新型的有益效果是：有效解决了光伏组件阵列表面积尘问题，实现自动监控、自动清洗，提高光伏组件阵列对太阳光的吸收，进而提高光伏电站的发电效率；可收集雨水，循环利用，节约了水资源，降低了光伏电站(特别是屋顶电站)的维护成本，提升了光伏电站的收益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1光伏组件阵列；2逆变器；3摄像头；4阳光辐射仪；5光伏直流电缆；6控制室；7数据处理终端；8微机；9数据传输设备；10喷水管；11回收水槽；12水管；13过滤器；14集水箱；15水泵。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种用于集成式光伏电站的清洗系统，包括两个光伏组件阵列1、水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统，水循环系统和监控系统安装在光伏组件阵列1上，水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统依次连接。

水循环系统包括喷水管10、回收水槽11、水管12、过滤器13、集水箱14和水泵15，喷水管10安装在光伏组件阵列1的上边缘，回收水槽11安装在光伏组件阵列1的下边缘，喷水管10通过水管12与水泵15连接，回收水槽11通过水管12与过滤器13连接，过滤器13与集水箱14连接，集水箱14通过水管12与水泵15连接，水泵15与微机控制系统连接。其中：水泵15上设有雨水感应器，雨水感应器与微机控制系统连接。

监控系统包括逆变器2、摄像头3、阳光辐射仪4和光伏直流电缆5，逆变器2通过光伏直流电缆5与光伏组件阵列1连接，摄像头3安装在光伏组件阵列1的上方，阳光辐射仪4安装在光伏组件阵列1的一侧，水泵15、逆变器2、摄像头3和阳光辐射仪4通过光伏直流电缆5与微机控制系统连接。

微机控制系统包括数据处理终端7和微机8，水泵15、逆变器2、摄像头3和阳光辐射仪4通过光伏直流电缆5与数据处理终端7连接，数据处理终端7与微机8连接，数据处理终端7和微机8安装在控制室6内。

信号传输系统包括数据传输设备9、交换机、GPRS信号传输设备和电站后台控制室6，数据传输设备9连接数据处理终端7，数据传输设备9通过交换机与电站后台控制室6连接，数据传输设备9通过GPRS信号传输设备与电站后台控制室6连接。

其运行原理具体如下：

(1)因光伏组件阵列1的安装具有一定的倾角，喷水管10安装在光伏组件较高的一端，水流从光伏组件阵列1较高一端流向较低一端；在光伏组件阵列1较低一端安装一个回收水槽11，回收流过光伏组件阵列1表面的水，完成对光伏组件阵列1表面清洗；后经过滤器13过滤后储存在集水箱14中，实现水资源的循环利用；

(2)数据处理终端7实时同步采集逆变器2的MPP值和阳光辐射仪4的阳光辐射强度值，并将所采集到的MPP值与同辐射光强度下标准值作对比；

(3)如果采集值与标准值差异超过某一设定范围(设置范围通常为1％--3％)，数据处理终端7给水泵15一个信号，自动启动水泵15，开始抽取集水箱14中水，通过水管12输送至喷水管10，对光伏组件阵列1的表面进行清洗，清洗光伏组件阵列1的水资源经回收水槽11进行回收，后经过滤器13过滤后，储存在集水箱14中，实现水资源循环利用；清洗设定通常为1分钟(根据需要可设定，设定范围通常为1—5分钟)；

(4)经过干燥时间后(光伏组件阵列1的表面洗后或者雨后干燥时间，根据季节设定不同时间)，再次采集MPP值进行对比，如果两者数值差异在一定范围内，完成本次清洗工作；

(5)如果步骤(3)中采集值与标准值差异在设定范围内，不启动清洗，继续间断性监控。

其中：为防止雨后或清洗后光伏组件阵列1表面水膜，影响光伏组件阵列1功率对逆变器2MPP值数据的干扰；本系统在水泵15中安装了雨水感应器，在清洗后以及雨后光伏组件阵列1的干燥时间内(根据季节设定)，本系统暂停对光伏组件阵列1表面进行监控。

Claims (6)

1.一种用于集成式光伏电站的清洗系统，其特征是，包括若干光伏组件阵列(1)、水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统，所述的水循环系统和监控系统安装在光伏组件阵列(1)上，所述的水循环系统、监控系统、微机控制系统和信号传输系统依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于集成式光伏电站的清洗系统，其特征是，所述的水循环系统包括喷水管(10)、回收水槽(11)、水管(12)、过滤器(13)、集水箱(14)和水泵(15)，所述喷水管(10)安装在光伏组件阵列(1)的上边缘，所述的回收水槽(11)安装在光伏组件阵列(1)的下边缘，所述的喷水管(10)通过水管(12)与水泵(15)连接，所述的回收水槽(11)通过水管(12)与过滤器(13)连接，所述的过滤器(13)与集水箱(14)连接，所述的集水箱(14)通过水管(12)与水泵(15)连接，所述的水泵(15)与微机(8)控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于集成式光伏电站的清洗系统，其特征是，所述的监控系统包括逆变器(2)、摄像头(3)、阳光辐射仪(4)和光伏直流电缆(5)，所述的逆变器(2)通过光伏直流电缆(5)与光伏组件阵列(1)连接，所述的摄像头(3)安装在光伏组件阵列(1)的上方，所述的阳光辐射仪(4)安装在光伏组件阵列(1)的一侧，所述的水泵(15)、逆变器(2)、摄像头(3)和阳光辐射仪(4)通过光伏直流电缆(5)与微机(8)控制系统连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于集成式光伏电站的清洗系统，其特征是，所述的微机控制系统包括数据处理终端(7)和微机(8)，所述的水泵(15)、逆变器(2)、摄像头(3)和阳光辐射仪(4)通过光伏直流电缆(5)与数据处理终端(7)连接，所述的数据处理终端(7)与微机(8)连接，所述的数据处理终端(7)和微机(8)安装在控制室(6)内。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于集成式光伏电站的清洗系统，其特征是，所述的信号传输系统包括数据传输设备(9)、交换机、GPRS信号传输设备和电站后台控制室，所述的数据传输设备(9)连接数据处理终端(7)，所述的数据传输设备(9)通过交换机与电站后台控制室连接，所述的数据传输设备(9)通过GPRS信号传输设备与电站后台控制室连接。

6.根据权利要求2所述的一种用于集成式光伏电站的清洗系统，其特征是，所述的水泵(15)上设有雨水感应器，所述的雨水感应器与微机控制系统连接。