一種光伏板灰塵檢測裝置製造方法
2023-10-07 18:13:04
一種光伏板灰塵檢測裝置製造方法
【專利摘要】一種光伏板灰塵檢測裝置。其包括灰塵傳感器、輻照度傳感器、功率測量單元和控制器；灰塵傳感器連接至控制器；輻照度傳感器連接至所述控制器；功率測量單元連接至所述控制器；控制器連接至灰塵傳感器、輻照度傳感器和功率測量單元，用於根據接收到的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值，輸出控制信號。本發明提供的光伏板灰塵檢測裝置使得灰垢對光伏發電效率的影響有了量化的數據，這樣可以有針對性的對光伏板進行清潔，防止經常清潔帶來的人力物力的浪費和因為清潔不及時造成發電效率下降影響發電效益的發揮，對於降低光伏發電系統運行成本，提高其發電效率具有重要的作用。
【專利說明】一種光伏板灰塵檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及光伏發電控制【技術領域】，特別是涉及一種光伏板灰塵檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會對能源的需求量越來越大，「能源安全危機」的問題愈發突顯，傳統形式能源利用所造成的「全球氣候變暖」問題也日益顯出。可再生清潔能源作為一種新的能源形式越來越被重視，而太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源可以利用，那麼如何合理高效的利用太陽能是擺在我們面前的一個重大課題。
[0003]通過光伏發電進行了現場實測，實測結果顯示積灰對光伏發電影響明顯。光伏板的積灰三效應:光伏板積灰的遮擋效應、光伏板積灰的溫度效應、光伏板積灰的腐蝕效應，因此光伏板的灰垢對於光伏板的發電效率和壽命影響是很大的。目前光伏清潔採用兩種方式:手動清洗、機械自動清洗。但是目前光伏灰垢監測主要還是通過人主觀觀測，但是人主觀觀測不能很好的判斷出灰垢對光伏發電系統的影響大小，這樣在灰垢影響小的情況就去清洗，會浪費人力物力和財力，但是如果灰垢已經影響較大了還不去清洗又會使得發電效率降低、損害光伏單元的壽命。
[0004]僅是憑主觀觀察進行，如何通過自動監測手段來實時監測灰垢對發電效果的影響以便確定清洗方案和清洗時間，對於降低光伏發電系統維護成本和提高發電利用率具有非常重要的作用，
[0005]因此，需要一種新的技術方案，可以實現量化的監測和分析灰垢對發電效果的影響。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種光伏板灰塵檢測裝置。
[0007]為了達到上述目的，本發明提供的光伏板灰塵檢測裝置包括:灰塵傳感器、輻照度傳感器、功率測量單元和控制器；其中:灰塵傳感器連接至控制器，用於測量所述光伏板上的灰塵量，並將測量到的灰塵量進行數位化後得到的灰塵量值發送至所述控制器；輻照度傳感器連接至所述控制器，用於測量所述光伏板上的光輻照強度，並將測量到的光輻照強度進行數位化後得到的光輻照強度值發送至所述控制器；功率測量單元連接至所述控制器，用於測量所述光伏發電系統的發電功率值，並將測量到的發電功率值發送至所述控制器；控制器連接至灰塵傳感器、輻照度傳感器和功率測量單元，用於根據接收到的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值，輸出控制信號。
[0008]所述的灰塵傳感器、所述輻照度傳感器和/或所述功率測量單元通過有線通訊方式和/或無線通訊方式分別將獲取的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值傳送至所述控制器。
[0009]所述的控制器包括:記錄單元、輸出單元和控制單元；其中:記錄單元分別與灰塵傳感器、輻照度傳感器和功率測量單元相連接；用於對接收到的灰塵量值、光輻照強度值和發電功率值進行實時記錄；在該技術方案中，通過記錄單元對歷史數據進行記錄，這樣既可以避免數據的丟失，也方便用戶對歷史數據進行查看；
[0010]輸出單元與記錄單元相連接，用於根據所述記錄單元已記錄的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和所述發電功率值輸出所述灰塵量值、所述光輻照強度值和所述發電功率值之間的對應關係曲線和/或對照表；
[0011]控制單元與輸出單元相連接，用於根據輸出單元輸出的對應關係曲線和/或所述對照表，輸出控制信號。
[0012]所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括設置單元，其連接至所述控制器中的控制單元，用於根據接收到的設置指令，設置不同的控制信號。
[0013]所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括報警單元，其連接至所述控制器中的控制單元，用於在檢測到所述控制信號為預設報警信號時，向用戶發出報警提示。
[0014]所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括顯示單元，其連接至控制器中的控制單元，用於將所述灰塵量值、所述光輻照強度值、所述發電功率值、所述對應關係曲線、所述對照表、和/或所述控制信號展示給所述用戶。
[0015]所述的顯示單元包括:顯示屏和/或指示燈。
[0016]通過以上技術方案，使得灰垢對光伏發電效率的影響有了量化的數據，這樣可以有針對性的對光伏板進行清潔，防止經常清潔帶來的人力物力的浪費和因為清潔不及時造成發電效率下降影響發電效益的發揮，對於降低光伏發電系統運行成本，提高其發電效率具有重要的作用。
[0017]在此，本領域技術人員應該了解，上述各單元模塊可以採用多種現有產品來實現，包括但不限於以下示例:
[0018]功率測量單元可以採用北京歐羅特電氣有限公司的多功能儀表；
[0019]控制器可以採用德州儀器的型號為TMS320的單片機；
[0020]記錄單元可以採用24C04系列的存儲器；
[0021]輸出單元可以採用北京能德智慧科技有限公司的型號為FX06的控制器；
[0022]控制單元可以採用ATMEL公司的型號為AT89LVS2的晶片；
[0023]設置單元可以採用ATMEL公司的型號為AT91555的單片機；
[0024]報警單元可以採用深圳聖鬥士電子公司的型號為SC-530的報警器；
[0025]顯示單元可以採用型號為MSG12864的顯示屏，當然，也可選用數碼管顯示。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為根據本發明的實施例的光伏板灰塵檢測裝置的框圖。
[0027]圖2示出了根據本發明的實施例的光伏板灰塵檢測裝置的結構圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的光伏板灰塵檢測裝置進行詳細說明。
[0029]為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0030]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開的具體實施例的限制。
[0031]如圖1所示，本發明提供的光伏板灰塵檢測裝置100包括:灰塵傳感器102、輻照度傳感器104、功率測量單元106和控制器108 ;其中:灰塵傳感器102連接至控制器108，用於測量所述光伏板上的灰塵量，並將測量到的灰塵量進行數位化後得到的灰塵量值發送至所述控制器108 ;輻照度傳感器104連接至所述控制器108，用於測量所述光伏板上的光輻照強度，並將測量到的光輻照強度進行數位化後得到的光輻照強度值發送至所述控制器108 ;功率測量單元106連接至所述控制器108，用於測量所述光伏發電系統的發電功率值，並將測量到的發電功率值發送至所述控制器108 ;控制器108連接至灰塵傳感器102、輻照度傳感器104和功率測量單元106，用於根據接收到的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值，輸出控制信號。
[0032]在該技術方案中，使得灰垢對光伏發電效率的影響有了量化的數據，這樣可以有針對性的對光伏板進行清潔，防止經常清潔帶來的人力物力的浪費和因為清潔不及時造成發電效率下降影響發電效益的發揮，對於降低光伏發電系統運行成本，提高其發電效率具有重要的作用。
[0033]在上述技術方案中，優選地，所述灰塵傳感器102、所述輻照度傳感器104和/或所述功率測量單元106通過有線通訊方式和/或無線通訊方式分別將獲取的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值傳送至所述控制器108。
[0034]在該技術方案中，針對各設備間距離的差異，提出了兩種通訊方式，如果各設備距離較近則採用有線通訊方式，如果設備安裝分散且距離較遠則採用無線通訊方式。有線通訊採用RS485接口方式，無線採用zigbee，這兩種通訊方式均為非常成熟的通訊解決方案，具有可靠性高，模塊價格低易於採購的特點，完全可以滿足系統對於通訊速率和可靠性的要求,從而將整個系統連接成為一個有機整體。
[0035]所述的控制器108包括:記錄單元1082、輸出單元1084和控制單元1086 ;其中:
[0036]記錄單元1082分別與灰塵傳感器102、輻照度傳感器104和功率測量單元108相連接；用於對接收到的灰塵量值、光輻照強度值和發電功率值進行實時記錄；在該技術方案中，通過記錄單元1082對歷史數據進行記錄，這樣既可以避免數據的丟失，也方便用戶對歷史數據進行查看；
[0037]輸出單元1084與記錄單元1082相連接,用於根據所述記錄單元1082已記錄的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和所述發電功率值輸出所述灰塵量值、所述光輻照強度值和所述發電功率值之間的對應關係曲線和/或對照表；在該技術方案中，輸出單元1084可以通過光輻照強度值得到發電功率的理論值，並可以根據光輻照強度值和發電功率理論值得到關係曲線和/或關係表，同時可以根據灰塵量值、光輻照強度值和發電功率值得到實際的關係曲線和/或關係表，這樣就可以得到兩者之間的對應關係曲線和/或對照表，這樣，通過對應關係曲線和/或對照表來反應兩者之間的關係，更直觀，用戶查看更方便；
[0038]控制單元1086與輸出單元1084相連接，用於根據輸出單元1084輸出的對應關係曲線和/或所述對照表，輸出控制信號；在該技術方案中，根據得出的對應關係曲線和/或對照表可以得到灰塵對光伏發電系統的影響程度，根據影響程度的不同，可以輸出不同的控制信號。比如，可以將影響程度劃分不同的等級，如無影響、輕度影響、一般影響、較重影響、嚴重影響等，並可以為每個影響程度等級設置一個控制信號，比如在達到一般影響時進行清洗，在輕度影響時不採取處理操作等。這樣，用戶可以針對不同的影響程度制定不同的控制信號，方便用戶的管理。
[0039]優選地，所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括:設置單元110，連接至所述控制器108中的控制單元1086，用於根據接收到的設置指令，設置不同的控制信號；
[0040]在該技術方案中，用戶可以根據個人需要任意設置影響程度對應的控制信號，t匕如設置在一般影響時採取提示用戶控制信號，在較重影響時採取自動清洗控制信號等，從而方便用戶對光伏發電系統的管理。
[0041]優選地，所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括:報警單元112，連接至所述控制器108中的控制單元1086，用於在檢測到所述控制信號為預設報警信號時，向用戶發出報警提示；
[0042]在該技術方案中，在影響程度達到一定程度時自動報警提示，這樣用戶可以根據報警採取清洗等操作，避免了因為清潔不及時造成發電效率下降影響發電效益的發揮。
[0043]優選地，所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括:顯示單元114，連接至控制器108中的控制單元1086，用於將所述灰塵量值、所述光輻照強度值、所述發電功率值、所述對應關係曲線、所述對照表、和/或所述控制信號展示給所述用戶；
[0044]在該技術方案中，用戶可以通過顯示單元查看到自己想要查看的數據，這樣，將系統數據和輸出結果以直觀的方式展示出來，方便用戶的查看。
[0045]優選地，所述的光伏板灰塵檢測裝置所述顯示單元114包括:顯示屏和/或指示燈。
[0046]下面結合圖2，對本發明的光伏板灰塵檢測裝置的結構進行詳細的說明。
[0047]圖2示出了根據本發明的實施例的光伏板灰塵檢測裝置的結構圖。
[0048]如圖2所示，根據本發明的實施例的光伏板灰塵檢測裝置200主要由四部分組成:測量子系統202、通訊子系統204、分析判斷子系統206和人機互動子系統208構成。
[0049]測量子系統202主要用於測量現場相關量的參數，主要包括灰塵量、光輻照度和光伏系統發電量等參數，因此測量子系統202分為三部分:灰塵傳感器102、輻照度傳感器104和發電功率監測終端(即功率測量單元106)組成；灰塵傳感器102利用膜電容和測光相結合的方式測量灰塵量，每個光伏發電系統根據光伏板安裝情況配置4?10個灰塵傳感器，通過通訊子系統204將灰塵量數位化後上傳給分析判斷子系統206 ;輻照度傳感器104實時測量光的輻照度，每個光伏發電系統根據光伏板安裝情況配置4?10個光輻照度傳感器，通過通訊子系統204將光輻照度數位化後上傳給分析判斷子系統206 ;通過發電功率監測終端對系統的發電功率進行測量，如果監測終端具有通訊和上傳功能，可以直接將其發電功率上傳給分析判斷子系統206 ;如果不具備通訊功能，需要配置測量儀表來測量光伏系統的發電功率並通過通訊子系統204上傳給分析判斷子系統206。
[0050]通訊子系統204採用有線和無線相結合的通訊方式組網，如果各設備距離較近則採用有線通訊方式，如果設備安裝分散且距離較遠則採用無線通訊方式；有線通訊採用RS485接口方式，無線採用zigbee，這兩種通訊方式均為非常成熟的通訊解決方案，具有可靠性高，模塊價格低易於採購的特點，完全可以滿足系統對於通訊速率和可靠性的要求；其中，在分析判斷子系統206設置無線中心模塊，灰塵傳感器102和輻照度傳感器104設置無線子模塊，發電功率監測終端106配置RS485通訊接口 ；通過該通訊子系統204將整個系統連接成為一個有機整體。
[0051]分析判斷子系統206主要是根據測量子系統採集的灰塵狀態、光輻照度、發電功率等結合歷史數據給出灰垢對發電效率的影響程度，並給出處理建議；分析判斷子系統206主要由數據處理模塊2062、自學習模塊2064和分析處理模塊2066三個子模塊組成，其中，數據處理模塊2062通過自學習模塊2064與分析處理模塊2066連接，析處理模塊2066相連接與人機互動子系統208相連接；數據處理模塊2062接收測量子系統202發來的各傳感器的數據，對數據進行處理，供自學習模塊2064和分析處理模塊2066使用；自學習模塊2064主要有兩個功能:一是記錄歷史數據，二是對灰塵狀態、光輻照度、發電功率相互間的相互影響進行分析給出對應關係曲線和對照表供分析處理模塊2066使用；分析處理模塊2066根據灰塵狀態、光輻照度、發電功率實時數據和對應關係曲線及對照表，計算灰垢對發電影響程度，並將計算結果發給人機互動子系統208。
[0052]人機互動子系統208主要功能是將系統數據和輸出結果以直觀的方式展示出來，同時接受運行維護人員的設置和指令。通過曲線圖標表展示光伏板灰垢情況、發電功率變化情況，使運行維護人員一目了然的了解歷史灰垢情況和目前灰垢對發電效率的影響，實時給出灰垢影響程度，比如:無影響、輕度影響、一般影響、較重影響、嚴重影響等，提示運行維護人員儘快處理。如果發電系統具有自動清洗系統，用戶還可以設置其在「一般」等級後期即開始控制自動清洗系統工作進行光伏板清洗工作。
[0053]本發明提供的光伏板灰塵檢測裝置採用灰垢直接測量和輻照度測量兩種測量方式，結合發電效果學習對比，綜合分析判斷的技術路線，實現光伏板灰塵智能監測給出灰塵影響指數，從而可以為制定光伏板清洗方案和清洗周期及時間等作出指導。
[0054]以上結合附圖詳細說明了本發明的技術方案，通過本發明的技術方案，可以有針對性的對光伏板進行清潔，防止經常清潔帶來的人力物力的浪費和因為清潔不及時造成發電效率下降影響發電效益的發揮，對於降低光伏發電系統運行成本，提高其發電效率具有重要的作用。
[0055]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的光伏板灰塵檢測裝置包括:灰塵傳感器(102)、輻照度傳感器(104)、功率測量單元(106)和控制器(108);其中:灰塵傳感器(102)連接至控制器(108)，用於測量所述光伏板上的灰塵量，並將測量到的灰塵量進行數位化後得到的灰塵量值發送至所述控制器(108);輻照度傳感器(104)連接至所述控制器(108)，用於測量所述光伏板上的光輻照強度，並將測量到的光輻照強度進行數位化後得到的光輻照強度值發送至所述控制器(108);功率測量單元(106)連接至所述控制器(108)，用於測量所述光伏發電系統的發電功率值，並將測量到的發電功率值發送至所述控制器(108);控制器(108)連接至灰塵傳感器(102)、輻照度傳感器(104)和功率測量單元(106)，用於根據接收到的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值，輸出控制信號。
2.根據權利要求1所述的光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的灰塵傳感器(102)、所述輻照度傳感器(104)和/或所述功率測量單元(106)通過有線通訊方式和/或無線通訊方式分別將獲取的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和/或所述發電功率值傳送至所述控制器(108)。
3.根據權利要求1所述的光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的控制器(108)包括:記錄單元(1082)、輸出單元(1084)和控制單元(1086);其中: 記錄單元(1082)分別與灰塵傳感器(102)、輻照度傳感器(104)和功率測量單元(108)相連接；用於對接收到的灰塵量值、光輻照強度值和發電功率值進行實時記錄；在該技術方案中，通過記錄單元(1082)對歷史數據進行記錄，這樣既可以避免數據的丟失，也方便用戶對歷史數據進行查看； 輸出單元(1084)與記錄單元(1082)相連接,用於根據所述記錄單元(1082)已記錄的所述灰塵量值、所述光輻照強度值和所述發電功率值輸出所述灰塵量值、所述光輻照強度值和所述發電功率值之間的對應關係曲線和/或對照表； 控制單元(1086)與輸出單元(1084)相連接，用於根據輸出單元(1084)輸出的對應關係曲線和/或所述對照表，輸出控制信號。
4.根據權利要求1所述的光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括設置單元(110)，其連接至所述控制器(108)中的控制單元(1086)，用於根據接收到的設置指令，設置不同的控制信號。
5.根據權利要求1所述的光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括報警單元(112)，其連接至所述控制器(108)中的控制單元(1086)，用於在檢測到所述控制信號為預設報警信號時，向用戶發出報警提示。
6.根據權利要求1所述的光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的光伏板灰塵檢測裝置還包括顯示單元(114)，其連接至控制器(108)中的控制單元(1086)，用於將所述灰塵量值、所述光輻照強度值、所述發電功率值、所述對應關係曲線、所述對照表、和/或所述控制信號展示給所述用戶。
7.根據權利要求1所述的光伏板灰塵檢測裝置，其特徵在於:所述的顯示單元(114)包括:顯示屏和/或指示燈。
【文檔編號】H02S50/10GK104300900SQ201410459615
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】黃愛穎, 劉建宇, 田娜, 李振雷, 楊偉光, 楊慶雙 申請人:國家電網公司, 國網天津市電力公司