CN212693535U - 基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，所述光伏发电灰尘测量装置有主体、面壳和底壳，该面壳中有透明的太阳照射面板，于太阳照射面板之内外两侧分别安装内部污染指数传感器、外部污染指数传感器；当灰尘落到太阳照射面板上，两污染指数传感器配合而监测到灰尘或其它污染物的污染值，传送到控制电路板，控制电路板将模拟信号转换为数字信号，然后通过引线插头发送出去。它可以使投资者在发电效率和清洗成本之间找到平衡，电站的运维人员不再需要通过经验目测，可以科学精确的选择最佳的清洁方案，从而避免了发电效率的损失及清洗成本的浪费。

Description

基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置

技术领域

本实用新型涉及光伏设备领域技术，尤其是指一种基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置。

背景技术

太阳能电站是金融投资，因此，投资者需要有尽可能高的投资回报率，而全世界最常用的指标是性能比。对于长时间运行的太阳能电站，性能比由太阳辐照度、电池背板温度、灰尘污物和发电量四个主要参数决定。其中光伏组件玻璃上的灰尘污染物是快速影响光伏电站性能比的主要问题之一。灰尘对光伏发电的影响主要体现在以下几个方面：

一、灰尘对太阳辐射具有反射、散射和吸收作用，降低了光伏电池板的透射率，从而影响组件阵列的发电量；由于灰尘非均匀遮蔽光伏组件，不仅会降低辐射量，还会引起福照量照射的不均匀，导致光伏组件失配，降低光伏发电输出功率；

二、灰尘遮挡会降低光伏组件表面的散热性，从而影响光伏发电的光电转换效率，降低发电量；

三、某些含有氧化物的灰尘降落到光伏组件表面，加上降雨露珠会使灰尘变成酸性或碱性物质，对太阳能电池板具有一定的腐蚀效应，经过长时间的侵蚀之后板面会粗糖不平，这将有助于灰尘的积累，增加太阳光的漫反射，减少透光。还将提高光伏电池的故障率，影响使用安全性，减少太阳能电池寿命；

四、温度也是影响光伏发电量的一个主要因素，相同太阳辐射量情況下，温度越高发电量越少。由于灰尘不仅会直接降低光伏电池板的透光率，减少发电量，还会因灰尘遮蔽影响散热，増加光伏电池板的温度，而且灰尘长期粘附对电池板具有一定的腐蚀作用。

总而言之，灰尘污染物致使发电效率和性能比降低，清洗费用增加，对于含氧化物的灰尘污物还将提高光伏电池的故障率，影响使用安全性，减少太阳能电池寿命，因此有必要解决因灰尘污染物造成的问题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，用于检测光伏电站的灰尘污染值。

为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案：

一种基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，包括主体、面壳和底壳，所述面壳是安装于主体的上方，所述底壳是安装于主体的下方，该面壳中有透明的太阳照射面板，于太阳照射面板之上安装外部污染指数传感器，于太阳照射面板之下的主体内腔中安装内部污染指数传感器；所述主体内设置控制电路板，所述底壳上安装引线插头；该外部污染指数传感器、内部污染指数传感器分别与控制电路板电性连接，且控制电路板接到引线插头上。

作为一种优选方案，所述主体、面壳和底壳的外框为金属框，嵌在面壳外框中间的太阳照射面板为玻璃板或PV板。

作为一种优选方案，所述太阳照射面板是不光滑的磨砂玻璃面板。

作为一种优选方案，所述引线插头是支持总线协议的RS485数字通讯接头。

作为一种优选方案，所述外部污染指数传感器和内部污染指数传感器是一种测量精度为5%、灰尘的SR值在90 至100 %时，传感器指数精度为± 1 %、灰尘的SR值在80 至 90%时，传感器指数精度为± 2 %、灰尘的SR值在50 至 80 %时，传感器指数精度为± 5 %的传感器。

作为一种优选方案，所述主体的侧面设置用于固定在待监测设备上的安装结构。

作为一种优选方案，所述安装结构包括光伏板上固定压块、光伏板下固定压块、上固定件、下固定件；所述光伏板上固定压块和光伏板下固定压块均焊接于主体的外框，且光伏板上固定压块和光伏板下固定压块之间形成用于夹紧太阳能光伏板的卡槽，所述上固定件和下固定件分别安装于该光伏板上固定压块和光伏板下固定压块用于拧紧固定在太阳能光伏板上。

作为一种优选方案，所述上固定件和下固定件分别是M6内六角固定螺丝。

作为一种优选方案，所述面壳与主体之间密封装配，所述底壳与主体之间密封装配，该主体的侧面开设排气孔。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，本光伏发电灰尘测量装置光用于光伏电站的污染监测、预警和运维，当灰尘落到太阳照射面板上，外部污染指数传感器与内部污染指数传感器配合而监测到灰尘或其它污染物的污染值（简称SR值），传送到控制电路板，控制电路板将模拟信号转换为数字信号，然后通过引线插头发送出去。本实用新型应用于光伏电站灰尘污染监控系统，运用光伏发电灰尘测量装置测量灰尘的值，使运维人员知道灰尘何时达到临界点，优化清洗周期。

为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型之实施例的光伏发电灰尘测量装置立体示意图。

图2是图1的主视图。

图3是图1的左视图。

图4是本实用新型之实施例的光伏电站灰尘污染监控系统示意图。

附图标识说明：

1、主体 2、面壳

3、底壳 4、太阳照射面板

5、外部污染指数传感器 6、内部污染指数传感器

7、引线插头 8、光伏板上固定压块

9、光伏板下固定压块 10、上固定件

11、下固定件 12、排气孔

100、电池板 200、电池板支架

300、光伏发电灰尘测量装置 400、灰尘指数监测数据采集器

500、电源 600、电脑主机

700、电脑显示器。

具体实施方式

请参照图1至图3所示，其显示出了本实用新型之较佳实施例的具体结构，是一种基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，包括主体1、面壳2和底壳3，所述面壳2是安装于主体1的上方，所述底壳3是安装于主体1的下方，该面壳2中有透明的太阳照射面板4，于太阳照射面板4之上安装外部污染指数传感器5，于太阳照射面板4之下的主体1内腔中安装内部污染指数传感器6；所述主体1内设置控制电路板，所述底壳3上安装引线插头7；该外部污染指数传感器5、内部污染指数传感器6分别与控制电路板电性连接，且控制电路板接到引线插头7上。其工作原理是：灰尘落到太阳照射面板4上，外部污染指数传感器5与内部污染指数传感器6配合而监测到灰尘或其它污染物的污染值，传送到控制电路板，控制电路板将模拟信号转换为数字信号，然后通过引线插头7发送出去。

其中，所述主体1、面壳2和底壳3的外框为金属框，例如是不锈钢材质，长期在外部环境中日晒雨淋不会生绣，且坚固耐用。而嵌在面壳2外框中间的太阳照射面板4为玻璃板或PV板，采用太阳能工业标准材料，保证与太阳能板的材质一致性，不会因为材质不同而造成监测精度不准。例发，所述太阳照射面板4是不光滑的磨砂多晶硅玻璃面板。

在一些情况下，所述引线插头7是支持总线协议的RS485数字通讯接头。这样的接头在外界环境中使用比较牢固，并且将引线插头7设置在底壳3的底部，此装配位置可尽量避免雨水直接触，提高防水性能。

优选的，所述外部污染指数传感器5和内部污染指数传感器6基于全波段光学污染测量(BOSM)技术，符合电池吸收光谱。当外部污染指数传感器5和内部污染指数传感器6检测到的污染比例在50-100%时，提示需要做清洁处理。各污染指数传感器测量精度为5%、灰尘的SR值在90 至 100 %时，传感器指数精度为± 1 %、灰尘的SR值在80 至 90 %时，传感器指数精度为± 2 %、灰尘的SR值在50 至 80 %时，传感器指数精度为± 5 %。

如图3所示，所述主体1的侧面设置用于固定在待监测设备上的安装结构。待监测设备例如是环境监测站、太阳能发电站等。此处以太阳能光伏板为例，设计了如下安装结构：所述安装结构包括光伏板上固定压块8、光伏板下固定压块9、上固定件10、下固定件11；所述光伏板上固定压块8和光伏板下固定压块9均焊接于主体1的外框，且光伏板上固定压块8和光伏板下固定压块9之间形成用于夹紧太阳能光伏板的卡槽，所述上固定件10和下固定件11分别安装于该光伏板上固定压块8和光伏板下固定压块9用于拧紧固定在太阳能光伏板上。其中，所述上固定件10和下固定件11分别是M6内六角固定螺丝。这样，通过M6内六角固定螺丝可以调节整个光伏发电灰尘测量装置300的紧固程度。

以及，所述面壳2与主体1之间密封装配，所述底壳3与主体1之间密封装配，整个光伏发电灰尘测量装置300无转动部件，能够有效防水。还最好可以在主体1的侧面开设排气孔12，当环境温度过高时，有通风效果得以降温。该光伏发电灰尘测量装置300的工作温度：-40℃-+70℃，工作湿度：5%-100%。

除此之外，本实用新型的光伏发电灰尘测量装置300还可以满足扩容需求，例如在太阳照射面板4上安装PV背板温度传感器，太阳辐射度传感器，还可以与现场的气象站集成于一体。

如图4所示，是一种光伏电站灰尘污染监控系统，其应用上述基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置完成。结构包括电池板100、电池板支架200、光伏发电灰尘测量装置300、灰尘指数监测数据采集器400、电源500、电脑主机600、电脑显示器700。所述电池板支架200安装于地表，所述电池板100设在该电池板支架200上，所述光伏发电灰尘测量装置300设在电池板100的侧旁，光伏发电灰尘测量装置300与灰尘指数监测数据采集器400通过RS485数字通讯总线连接，所述灰尘指数监测数据采集器400通过电缆连接于电源500，且灰尘指数监测数据采集器400通过网线或光纤连接于电脑主体1，该电脑主机600与电脑显示器700相连。

当灰尘落到电池板100表面时，由于光伏发电灰尘测量装置300与电池板100是在同一环境下，因此落到光伏发电灰尘测量装置300的量可以视为与落到电池板100表面的量等同。通过外部污染指数传感器5与内部污染指数传感器6配合而监测到灰尘或其它污染物的污染值，传至灰尘指数监测数据采集器400。当光伏发电灰尘测量装置300有多个，形成多点测量时，可以组成灰尘污染地图，并且可以将各个点上收集到的污染指数上传到境电脑主机600的控制系统，统一管理规划，当灰尘达到临界值时，系统提示运维人员对电池板100表面进行清洗，恢复高的发电效率和性能比。

本实用新型的光伏发电灰尘测量装置300体积小、安装简单，成本低，所能很容易安装到光伏阵列中，满足新的IEC 61724-1规范中多个污染监测点的要求，为运维团队提供太阳能电站的“灰尘污染地图”，可以在整个现场优化面板清洗计划，从而降低成本，提高全站收益。

此外，在使用时，光伏发电灰尘测量装置300兼容性强组串源数据共享，可以作为独立的灰尘监测系统，也可以集成到任何SCADA系统中，也可以添加到现有的环境监测站相连接，组成灰尘和气象多维数据共用系统，共享相关数据。

本实用新型的光伏发电灰尘测量装置300与其它同类产品相比，还有以下优点：（1）在维护上简单，不需要每天清洁，只需在清洗光伏组件时以同样的方式进行清洗即可。（2）全天24小时日夜监测，1分钟测量间隔。（3）能够形成多点测量，优于现有的单点测量方式，组成“灰尘污染地图”。（4）能够集成在太阳能阵列中，可以提供更可靠的数据。（5）易于安装，可以安装在在PV面板的顶部或侧面或它们之间，或单轴和多轴光伏跟踪器上。

本实用新型的设计重点在于：光伏发电灰尘测量装置300光用于伏电站的污染监测、预警和运维，其基于全波段光学污染测量(BOSM)技术原理，通过测量并计算灰尘的SR值，从1%(完全干净)到0%(完全模糊)。清洁度从100%一路下降到0%，它可以使投资者在发电效率和清洗成本之间找到平衡，电站的运维人员不再需要通过经验目测，可以科学精确的选择最佳的清洁方案，从而避免了发电效率的损失及清洗成本的浪费。有效地提高电站的收益和投资者的投资回报率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：包括主体（1）、面壳（2）和底壳（3），所述面壳（2）是位于主体（1）之上，所述底壳（3）是位于主体（1）之下，该面壳（2）中有透明的太阳照射面板（4），于太阳照射面板（4）之上安装外部污染指数传感器（5），于太阳照射面板（4）之下的主体（1）内腔中安装内部污染指数传感器（6）；所述主体（1）内设置控制电路板，所述底壳（3）上安装引线插头（7）；该外部污染指数传感器（5）、内部污染指数传感器（6）分别与控制电路板电性连接，且控制电路板接到引线插头（7）上。

2.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述主体（1）、面壳（2）和底壳（3）的外框为金属框，嵌在面壳（2）外框中间的太阳照射面板（4）为玻璃板或PV板。

3.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述太阳照射面板（4）是不光滑的磨砂玻璃面板。

4.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述引线插头（7）是支持总线协议的RS485数字通讯接头。

5.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述外部污染指数传感器（5）和内部污染指数传感器（6）是一种测量精度为5%、灰尘的SR值在90 至 100 %时，传感器指数精度为± 1 %、灰尘的SR值在80 至 90 %时，传感器指数精度为± 2 %、灰尘的SR值在50 至 80 %时，传感器指数精度为± 5 %的传感器。

6.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述主体（1）的侧面设置用于固定在待监测设备上的安装结构。

7.根据权利要求6所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述安装结构包括光伏板上固定压块（8）、光伏板下固定压块（9）、上固定件（10）、下固定件（11）；所述光伏板上固定压块（8）和光伏板下固定压块（9）均焊接于主体（1）的外框，且光伏板上固定压块（8）和光伏板下固定压块（9）之间形成用于夹紧太阳能光伏板的卡槽，所述上固定件（10）和下固定件（11）分别安装于该光伏板上固定压块（8）和光伏板下固定压块（9）用于拧紧固定在太阳能光伏板上。

8.根据权利要求7所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述上固定件（10）和下固定件（11）分别是M6内六角固定螺丝。

9.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述面壳（2）与主体（1）之间密封装配，所述底壳（3）与主体（1）之间密封装配。

10.根据权利要求1所述的基于全波段光学污染测量技术的光伏发电灰尘测量装置，其特征在于：所述主体（1）的侧面开设排气孔（12）。

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