光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，包括水沖洗系統(tǒng)、空氣清洗系統(tǒng)和并列設置的多個光伏清洗單元；水沖洗系統(tǒng)包括清潔水池和均壓水管，清潔水池和均壓水管之間的連接管上設有高壓水泵；空氣清洗系統(tǒng)包括空氣壓縮機和均壓氣管；光伏清洗單元包括與均壓水管相連的水清洗總管和與均壓氣管相連的空氣清洗總管；光伏清洗單元還包括并列設置的清洗機構；清洗機構包括分別對應設置的兩根導軌，兩根導軌上分別設有滑塊，兩個滑塊之間設有噴水管和噴氣管，噴水管上設有噴水縫，噴氣管上設有噴氣縫；噴水管與水清洗總管相連，噴氣管與空氣清洗總管相連；光伏支架上設有用于驅動滑塊沿著導軌滑動的驅動機構。
【專利說明】
光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于光伏電站技術領域，具體的涉及一種光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]光伏發(fā)電作為一種清潔能源，近年來在國內外發(fā)展迅速。然而，空氣中的灰塵覆蓋對光伏電池板能量轉換的影響非常大，成為了制約光伏發(fā)電的難點問題。美國“機遇”號火星探測器在執(zhí)行任務過程中就曾面臨過這個問題，從2004-2010的6年時間里，由于浮塵覆蓋，其功率衰減了 1/3。同樣，無論屋頂光伏電站還是地面光伏電站，都面臨組件積灰的情況，灰塵是影響光伏電站發(fā)電量的關鍵因素之一。
[0003]灰塵對光伏組件的影響主要包括:
[0004]1、光伏電池板表面的灰塵會遮擋太陽光線對組件的照射，減少了投射到光伏電池表面的太陽福射量，從而使光伏組件發(fā)電量下降；
[0005]2、光伏組件表面有灰塵時，長久的陽光照射使組件表面受遮擋部分升溫遠大于未被遮擋部分，溫度過高時會出現(xiàn)燒壞的暗斑一一熱斑。而熱斑效應是影響光伏組件輸出功率和使用壽命的重要因素，可導致光伏電池局部燒毀形成暗斑、焊點熔化和封裝材料老化等永久性損壞，甚至可能導致安全隱患；
[0006]3、光伏電池蓋板表面大多為玻璃材質，玻璃的主要成分是二氧化硅和石灰石等，當濕潤的酸性或堿性灰塵附在玻璃蓋板表面時，玻璃蓋板成分物質都能與酸或堿反應。隨著玻璃在酸性或堿性環(huán)境里的時間增長，玻璃表面就會慢慢被侵蝕，從而在表面形成坑坑洼洼的現(xiàn)象，導致光線在蓋板表面形成漫反射，在玻璃中的傳播均勻性受到破壞。
[0007]美國圣地亞哥市某光伏電站對灰塵導致的發(fā)電量損失率進行了研究，5月15日-8月29日期間沒有降雨，灰塵導致光伏電站發(fā)電量的損失率一直在增加，最高時為22%，這也意味著在8月29日時，約有22%的發(fā)電量因降塵而損失。
[0008]為了克服灰塵覆蓋對光伏組件發(fā)電量的影響，目前的光伏組件清洗方式主要包括一下三種。
[0009 ] 1、人工清洗:人工清洗方式有人力擦洗、直噴水清洗、壓縮空氣吹掃等。
[0010]人力擦洗是最原始的組件清洗方式，完全依靠人力完成，這種清洗方式工作效率低、清洗周期長、人力成本高，還存在人身安全隱患。
[0011]直噴水清洗是以接在水車上(或水管上)的高壓噴頭向光伏組件表面噴水沖刷，從而達到清洗的目的。這種清洗方式明顯優(yōu)于人力擦洗，清洗效率高一些，但仍存在用水量大、清洗效率仍不能滿足規(guī)?；夥l(fā)電的要求的缺點。
[0012]壓縮空氣吹掃是通過專用裝置吹出壓縮空氣清除組件表面的灰塵，用于水資源匱乏的地區(qū)。這種方式效率低，且存在灰塵高速摩擦組件的問題，目前很少有電站使用。
[0013]2、半自動清洗方式:半自動清洗是通過人工操作專用清洗車洗裝置的方式實現(xiàn)光伏組件的清潔。半自動清洗方式既有有水清潔也有無水清潔，對水資源的依賴性較低，但對光伏組件陣列的高度、寬度、陣列間路面狀況的要求較為苛刻，無法滿足所有大型光伏電站的應用需求。
[0014]3、自動清洗方式:自動清洗方式是將清洗裝置安裝在光伏組件陣列上，通過程序控制電機的轉動實現(xiàn)裝置對光伏組件的自動清洗。這種清洗方式成本高昂，設計復雜，多用于研發(fā)、測試，很少正式用于大型光伏電站。但隨著其成本的降低，將來可能會取代非自動清洗方式，是未來光伏電站組件清洗的發(fā)展趨勢。

【發(fā)明內容】

[0015]有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)對光伏組件的自動清洗要求，且具有結構簡單、成本低廉和適用于大型光伏電站的優(yōu)點。
[0016]為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0017]—種光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，包括水沖洗系統(tǒng)、空氣清洗系統(tǒng)和并列設置的多個光伏清洗單元;所述水沖洗系統(tǒng)包括清潔水池和均壓水管，所述清潔水池和所述均壓水管之間的連接管上設有高壓水栗;所述空氣清洗系統(tǒng)包括空氣壓縮機和與所述空氣壓縮機相連的均壓氣管；
[0018]所述光伏清洗單元包括與所述均壓水管相連的水清洗總管和與所述均壓氣管相連的空氣清洗總管;所述水清洗總管與所述均壓水管之間設有水清洗控制總閥，所述空氣清洗總管與所述均壓氣管之間設有空氣清洗控制總閥;且所述光伏清洗單元還包括并列設置的清洗機構；
[0019]所述清洗機構包括分別對應設置在位于光伏組件兩側的光伏支架上的兩根導軌，兩根所述導軌上分別設有與其滑動配合的滑塊，兩個所述滑塊之間設置均位于所述光伏組件上方的噴水管和噴氣管，所述噴水管上間隔設有朝向所述光伏組件噴射高壓水的噴水縫，所述噴氣管上間隔設有朝向所述光伏組件噴射高壓空氣的噴氣縫;所述噴水管與所述水清洗總管相連，所述噴氣管與所述空氣清洗總管相連，且所述噴水管與所述水清洗總管之間設有水清洗控制閥，所述噴氣管與所述空氣清洗總管之間設有空氣清洗控制閥；所述光伏支架上設有用于驅動所述滑塊沿著所述導軌滑動并使所述噴水管和噴氣管在所述光伏組件上方做往復運動的驅動機構。
[0020]進一步，每一根所述噴水管與所述水清洗總管之間均設有水清洗控制閥，每一根所述噴氣管與所述空氣清洗總管之間均設有空氣清洗控制閥。
[0021]進一步，所述水清洗控制總閥、空氣清洗控制總閥、水清洗控制閥和空氣清洗控制閥均采用電磁換向閥。
[0022]進一步，還包括水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)包括污水沉淀池和設置在所述光伏組件下方的集水槽，所述集水槽與所述污水沉淀池之間設有集水管相連，且所述污水沉淀池上設有將沉淀后的清水抽至所述清潔水池的水栗。
[0023]進一步，所述水栗上設有水栗進水管，所述水栗進水管上設有懸浮進水裝置，所述懸浮進水裝置包括固定安裝在所述水栗進水管上的懸浮殼體，所述懸浮殼體的底部設有配重塊，且所述水栗進水管的進水口處設有濾網(wǎng)。
[0024]進一步，所述污水沉淀池內設有與控制器電連接的濁度計。
[0025]進一步，所述噴水縫噴射的高壓水與所述光伏組件之間的夾角、以及所述噴氣縫噴射的高壓空氣與所述光伏組件之間的夾角相等，并為20-40°。
[0026]進一步，所述噴水管與所述水清洗總管之間、以及所述噴氣管與所述空氣清洗總管之間均設有軟管。
[0027]進一步，所述均壓水管上設有放水開關，所述均壓氣管上設有放氣開關。
[0028]進一步，所述高壓水栗與均壓水管之間設有單向閥I，所述空氣壓縮機和均壓氣管之間設有單向閥Π。
[0029]本實用新型的有益效果在于:
[0030]1、設置了水沖洗系統(tǒng)和空氣清洗系統(tǒng)，清洗的時候先利用水沖洗系統(tǒng)將光伏組件清洗干凈，而后再利用空氣清潔系統(tǒng)將光伏組件吹干，如此既可以避免單獨空氣吹掃清洗而導致的灰塵在光伏組件表面留下磨痕，而且還可以避免水清洗后在光伏組件上留下水滴容易粘灰塵的問題。
[0031]2、水沖洗系統(tǒng)和空氣清洗系統(tǒng)采用分級分組控制，將光伏組件進行分組清洗，容易實現(xiàn)清洗壓力的控制;從而保證清洗的水壓和氣壓不會因為管網(wǎng)過大而出現(xiàn)壓力下降和壓力傳遞延時等問題。
[0032]3、在噴水管和噴氣管上分別設置噴水縫和噴氣縫，與現(xiàn)有的設置多個噴頭的技術相比，結構更簡單、成本更低，并能夠有效提高水和空氣的噴射均勻度，提高清洗效果。
[0033]4、通過設置水循環(huán)系統(tǒng)，能夠回收清洗后的污水和接收雨水，如此，能夠有效節(jié)約用水，降低成本;通過在污水沉淀池內設置濁度計，并在水栗上設置懸浮進水裝置，能夠有效避免將污濁的水抽至清潔水池內。
【附圖說明】

[0034]為了使本實用新型的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本實用新型提供如下附圖進行說明:
[0035]圖1為本實用新型光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)實施例的結構示意圖；
[0036]圖2為清洗機構的結構示意圖；
[0037]圖3為高壓水噴射方向與高壓空氣噴射方向與光伏組件之間的結構示意圖；
[0038]圖4為懸浮進水裝置的結構示意圖；
[0039]圖5為光伏組件清潔度傳感器的結構原理圖；
[0040]圖6為自動清洗控制系統(tǒng)的原理框圖。
[0041 ] 附圖標記說明:
[0042]1-清潔水池;2-均壓水管;3-連接管;4-高壓水栗;5-空氣壓縮機;6_均壓氣管;7_水清洗總管；8-空氣清洗總管;9-水清洗控制總閥；10-空氣清洗控制總閥；11-光伏組件；12-光伏支架；13-導軌；14-滑塊;15-噴水管；16-噴氣管；17-水清洗控制閥；18-空氣清洗控制閥；19-放水開關;20-放氣開關;21-單向閥I; 22-單向閥Π ; 23-控制器;24-壓力傳感器I;25-壓力傳感器Π ; 26-清潔度對比光伏組件;27-數(shù)據(jù)采集器;28-高壓水栗控制電路;29-壓縮機控制電路;30-驅動機構控制電路;31-對比導軌；32-對比滑塊;33-對比噴水管;34-對比噴氣管；35-污水沉淀池;36-集水槽;37-集水管；38-水栗;39-水栗進水管;40-懸浮進水裝置;41 -懸浮殼體;42-配重塊;43-濾網(wǎng)；44-濁度計;45-軟管。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。
[0044]如圖1所示，為本實用新型光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)實施例的結構示意圖。本實施例的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，包括水沖洗系統(tǒng)、空氣清洗系統(tǒng)和并列設置的多個光伏清洗單元。水沖洗系統(tǒng)包括清潔水池I和均壓水管2，清潔水池I和均壓水管2之間的連接管3上設有高壓水栗4。空氣清洗系統(tǒng)包括空氣壓縮機5和與空氣壓縮機5相連的均壓氣管6。
[0045]本實施例的光伏清洗單元包括與均壓水管2相連的水清洗總管7和與均壓氣管6相連的空氣清洗總管8。水清洗總管7上設有水清洗控制總閥9，空氣清洗總管8上設有空氣清洗控制總閥10。且光伏清洗單元還包括并列設置的清洗機構。本實施例的清洗機構包括分別對應設置在位于光伏組件11兩側的光伏支架12上的兩根導軌13，兩根導軌13上分別設有與其滑動配合的滑塊14，兩個滑塊14之間設置均位于光伏組件11上方的噴水管15和噴氣管16，噴水管15上設有朝向光伏組件11噴射高壓水的噴水縫，噴氣管16上設有朝向光伏組件11噴射高壓空氣的噴氣縫。通過在噴水管和噴氣管上分別設置噴水縫和噴氣縫，能夠有效提高水和空氣的噴射均勻度，提高清洗效果。噴水管15與水清洗總管7相連，噴氣管16與空氣清洗總管8相連。光伏支架12上設有用于驅動滑塊14沿著導軌13滑動并使噴水管15和噴氣管16在光伏組件11上方做往復運動的驅動機構。本實施例的驅動機構采用電動控制，動力裝置采用電機。
[0046]本實施例的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，通過設置水沖洗系統(tǒng)、空氣清洗系統(tǒng)和并列設置的多個光伏清洗單元，如此，即可將光伏電站的光伏組件分為多個組分別進行清洗，能夠有效保證清洗水壓和氣壓;清洗的時候先利用水沖洗系統(tǒng)將光伏組件清洗干凈，而后再利用空氣清潔系統(tǒng)將光伏組件吹干，如此既可以避免單獨空氣吹掃清洗而導致的灰塵在光伏組件表面留下磨痕，而且還可以避免水清洗后在光伏組件上留下水滴容易粘灰塵的問題。
[0047]具體的，本實施例的每一根噴水管15與水清洗總管7之間均設有水清洗控制閥17，每一根噴氣管16與空氣清洗總管8之間均設有空氣清洗控制閥18，如此，即可實現(xiàn)針對單個光伏組件11實施清洗。本實施例的水清洗控制總閥9、空氣清洗控制總閥10、水清洗控制閥17和空氣清洗控制閥18均采用電磁換向閥。噴水縫噴射的高壓水與光伏組件11之間的夾角、以及噴氣縫噴射的高壓空氣與光伏組件11之間的夾角相等，并為20-40°，本實施例的噴水縫噴射的高壓水與光伏組件11之間的夾角、以及噴氣縫噴射的高壓空氣與光伏組件11之間的夾角均為30°。均壓水管2上設有放水開關19，均壓氣管6上設有放氣開關20，放水開關19和放氣開關20用于在檢修時放水和放氣，便于檢修維護。高壓水栗4與均壓水管2之間設有單向閥121，空氣壓縮機5和均壓氣管6之間設有單向閥Π 22。；噴水管15與水清洗總管7之間、以及所述噴氣管16與所述空氣清洗總管8之間均設有軟管45，能夠在滑塊14移動時保持連接。本實施例的導軌13的兩端還設有限位裝置。
[0048]進一步，本實施例的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)還包括水循環(huán)系統(tǒng)，水循環(huán)系統(tǒng)包括污水沉淀池35和設置在光伏組件11下方的集水槽36，集水槽36與污水沉淀池35之間設有集水管37相連，且污水沉淀池35上設有將沉淀后的清水抽至清潔水池的水栗38。本實施例的水栗38上設有水栗進水管39，水栗進水管39上設有懸浮進水裝置40，懸浮進水裝置40包括固定安裝在水栗進水管39上的懸浮殼體41，懸浮殼體41的底部設有配重塊42，且水栗進水管39的進水口處設有濾網(wǎng)43。本實施例的懸浮殼體41呈上大下小的椎體結構，能夠確保懸浮進水裝置40能夠懸浮在水中。且本實施例的污水沉淀池35內設有與控制器23電連接的濁度計44。具體的，自動清洗控制系統(tǒng)還包括與控制器23電連接的水栗控制電路，水栗控制電路與水栗38電連接實現(xiàn)對水栗38的控制。通過設置水循環(huán)系統(tǒng)，能夠回收清洗后的污水和接收雨水，如此，能夠有效節(jié)約用水，降低成本。通過在污水沉淀池內設置濁度計，并在水栗上設置懸浮進水裝置，能夠有效避免將污濁的水抽紙清潔水池內。
[0049]具體的，本實施例的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)還可以設置自動清洗控制系統(tǒng)，自動清洗控制系統(tǒng)包括控制器23、設置在均壓水管2內的壓力傳感器124、設置在均壓氣管6內的壓力傳感器Π 25和光伏組件清潔度傳感器。本實施例的光伏組件清潔度傳感器包括始終保持清潔狀態(tài)的清潔度對比光伏組件26和與控制器23電連接的數(shù)據(jù)采集器27，數(shù)據(jù)采集器27分別采集清潔度對比光伏組件26的單位面積輸出功率以及各個光伏清洗單元中的光伏組件11的單位面積輸出功率、并將采集的數(shù)據(jù)傳輸至控制器23內，控制器23上電連接設有與高壓水栗4電連接并用于控制高壓水栗4的高壓水栗控制電路28、與空氣壓縮機5電連接并用于控制空氣壓縮機5的壓縮機控制電路29和與驅動機構的動力裝置電連接并用于控制驅動機構動作的驅動機構控制電路30 ο水清洗控制總閥9、空氣清洗控制總閥10、水清洗控制閥17、空氣清洗控制閥18、壓力傳感器124和壓力傳感器Π 25均與控制器電連接?？刂破?3根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)，進而判斷每一組光伏組件11是否需要清洗，進而制定相應的清洗計劃按組清洗光伏組件11。
[0050]具體的，本實施例的清潔度對比光伏組件的光伏支架的兩側分別設有對比導軌31，對比導軌31上設有與其對比滑塊32，兩個對比滑塊32之間設有對比噴水管33和對比噴氣管34，對比噴水管33上設有朝向清潔度對比光伏組件26噴射清洗水的對比噴水縫，對比噴氣管34上設有朝向清潔度對比光伏組件26噴射空氣的對比噴氣縫。且對比噴水縫噴射的高壓水與清潔度對比光伏組件26之間的夾角、以及對比噴氣縫噴射的高壓空氣與清潔度對比光伏組件26之間的夾角相等，并為20-40°，本實施例的對比噴水縫噴射的高壓水與清潔度對比光伏組件26之間的夾角、以及對比噴氣縫噴射的高壓空氣與清潔度對比光伏組件26之間的夾角均為30°。對比噴水管33上連接設有單獨的高壓水栗或與均壓水管2相連，對比噴氣管34上也連接設有單獨的空氣壓縮機或與均壓氣管6相連，每天均對清潔度對比光伏組件26進行清洗，保持清潔度對比光伏組件26的清潔度。
[0051]通過設置自動清洗控制系統(tǒng)，利用光伏組件清潔度傳感器來對比光潔的光伏組件單位面積輸出功率與待清洗的各組光伏組件的單位面積輸出功率做對比，來判斷待清洗的各組光伏組件因灰塵堆積而導致的發(fā)電量下降程度，而后制定相應的清洗計劃，實現(xiàn)按計劃清洗的目的(清洗成本較高，如果清洗前后發(fā)電量變化不大，就沒有經(jīng)濟效益)。
[0052]以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本實用新型基礎上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內。本實用新型的保護范圍以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:包括水沖洗系統(tǒng)、空氣清洗系統(tǒng)和并列設置的多個光伏清洗單元;所述水沖洗系統(tǒng)包括清潔水池和均壓水管，所述清潔水池和所述均壓水管之間的連接管上設有高壓水栗;所述空氣清洗系統(tǒng)包括空氣壓縮機和與所述空氣壓縮機相連的均壓氣管； 所述光伏清洗單元包括與所述均壓水管相連的水清洗總管和與所述均壓氣管相連的空氣清洗總管;所述水清洗總管與所述均壓水管之間設有水清洗控制總閥，所述空氣清洗總管與所述均壓氣管之間設有空氣清洗控制總閥;且所述光伏清洗單元還包括并列設置的清洗機構； 所述清洗機構包括分別對應設置在位于光伏組件兩側的光伏支架上的兩根導軌，兩根所述導軌上分別設有與其滑動配合的滑塊，兩個所述滑塊之間設置均位于所述光伏組件上方的噴水管和噴氣管，所述噴水管上間隔設有朝向所述光伏組件噴射高壓水的噴水縫，所述噴氣管上間隔設有朝向所述光伏組件噴射高壓空氣的噴氣縫;所述噴水管與所述水清洗總管相連，所述噴氣管與所述空氣清洗總管相連，且所述噴水管與所述水清洗總管之間設有水清洗控制閥，所述噴氣管與所述空氣清洗總管之間設有空氣清洗控制閥；所述光伏支架上設有用于驅動所述滑塊沿著所述導軌滑動并使所述噴水管和噴氣管在所述光伏組件上方做往復運動的驅動機構。2.根據(jù)權利要求1所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:每一根所述噴水管與所述水清洗總管之間均設有水清洗控制閥，每一根所述噴氣管與所述空氣清洗總管之間均設有空氣清洗控制閥。3.根據(jù)權利要求2所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述水清洗控制總閥、空氣清洗控制總閥、水清洗控制閥和空氣清洗控制閥均采用電磁換向閥。4.根據(jù)權利要求1所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:還包括水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)包括污水沉淀池和設置在所述光伏組件下方的集水槽，所述集水槽與所述污水沉淀池之間設有集水管相連，且所述污水沉淀池上設有將沉淀后的清水抽至所述清潔水池的水栗。5.根據(jù)權利要求4所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述水栗上設有水栗進水管，所述水栗進水管上設有懸浮進水裝置，所述懸浮進水裝置包括固定安裝在所述水栗進水管上的懸浮殼體，所述懸浮殼體的底部設有配重塊，且所述水栗進水管的進水口處設有濾網(wǎng)。6.根據(jù)權利要求4所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述污水沉淀池內設有與控制器電連接的濁度計。7.根據(jù)權利要求1所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述噴水縫噴射的高壓水與所述光伏組件之間的夾角、以及所述噴氣縫噴射的高壓空氣與所述光伏組件之間的夾角相等，并為20-40°。8.根據(jù)權利要求1所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述噴水管與所述水清洗總管之間、以及所述噴氣管與所述空氣清洗總管之間均設有軟管。9.根據(jù)權利要求1所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述均壓水管上設有放水開關，所述均壓氣管上設有放氣開關。10.根據(jù)權利要求1所述的光伏組件分組式自動清洗系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓水栗與均壓水管之間設有單向閥I，所述空氣壓縮機和均壓氣管之間設有單向閥π。
【文檔編號】F26B21/00GK205701624SQ201620501401
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】方曉敏, 黃云龍, 余建軍, 王真富, 馬文龍, 廖東進
【申請人】衢州職業(yè)技術學院