[發明專利]一種光伏組件灰塵清洗決策方法、監測系統和清洗系統

在審

• 申請號: 202010530474.2
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111628721A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 刁良梁;郜陽
• 申請（專利權）人: 久爍能源科技（廈門）有限公司
• 主分類號: H02S50/00
• 分類號: H02S50/00;H02S50/10;H02S40/10;G01R19/25;G01R21/06;G01W1/10
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 連耀忠;林燕玲

一種光伏組件灰塵清洗決策方法、監測系統和清洗系統，預先設置第一光伏組件和第二光伏組件，二者同條件放置于光伏電站，定時自動對第一光伏組件進行清洗，1)分別采集第一光伏組件和第二光伏組件的電流、電壓，計算得到灰塵的堆積程度；2)根據堆積程度計算發電量損失，進一步計算損失成本；3)若損失成本大于光伏電站的清洗費用時，進入步驟4)；若否，則將堆積程度與預設的積灰度閾值進行比較，若超過積灰度閾值，則發送報警信息，回到步驟1)；4)獲取天氣預報數據，根據降水量計算未來降水數值的期望值，若期望值小于預設的雨水閾值，則發送清洗指令；若否，回到步驟1)。本發明方法，依據準確的數據來源判斷是否需要清洗，避免人為主觀，判斷結構更為精準、效率高。

技術領域

本發明涉及光伏組件領域，特別是一種光伏組件灰塵清洗決策方法、監測系統和清洗系統。

背景技術

目前光伏組件安裝在屋頂，對于屋頂灰塵聚集在光伏組件表面的情況，只能通過人員爬到屋面，進行近距離觀測光伏組件表面，通過人員的肉眼觀查，主觀判斷，灰塵聚集是否嚴重，是否需要進行清洗。

因灰塵聚集覆蓋在光伏組件表面是一個持續、緩慢、漸進的過程，具體影響光伏組件發電的情況，靠肉眼觀測、判斷，缺乏科學的定量分析的數據和標準，不易準確判定。

另外，光伏組件表面積灰對發電量的影響將導致無法最大效率發揮光伏組件的發電效率，在積灰嚴重部位還會造成光伏組件的“熱斑效應”，降低組件的使用壽命。何時需要清洗缺乏決策的依據。

隨著光伏組件表面灰塵監測、清洗決策時機的判斷的研究，有一些發明通過創新裝置，設置同條件放置的兩對比光伏組件，測量光伏組件的工作電壓、工作電流、計算功率的差值，當未清洗組件的工作電流或功率與及時清理組件的電流或功率達到一定的差值，觸發相應決策機制的指令或提示信息。不足是在保障同條件放置光伏組件的實時清潔裝置設計上，清洗組件的方式缺乏持續穩定的可靠性保障。因為大多方案設計的是水箱儲水，循環使用清洗水，還需要系統外部供電。并且沒有結合光伏電站在實際應用中的清洗成本及清洗費用，進行綜合的經濟考量。

一些改進型發明，出現了結合清洗費用的計算比較策略，但不足的是沒有考慮到剛剛清洗后，可能未來的某一天就會下雨，而不同的下雨量，會溶解、沖刷掉光伏組件表面不同程度的灰塵，造成之前清洗所發生的費用實際是一種多余的浪費。

又有方法是根據天氣預報未來5天內無雨，且累計20天發電金額損失大于清洗費用的80％就進行組件清洗；或者，根據未來的降雨量信息，預測雨后功率損失，通過一定周期內降雨量和功率增加值的數據記錄和積累，構建多項式的數學模型，通過解相關線性方程組進行復雜計算后，得出未來預報的降水會導致雨后功率的損失值。最終決策是否清洗。

如上所述，未來某天有下雨的情況下，(這個某天只能是未來最近的2、3天內，天氣預報的降水數值才準確，確定性的降水數值才能被使用，否則降水數值X可能的變化較大，則對應計算的組件功率損失值f(X)可能的變化范圍就更大，失去了比選參照的意義。)相關多項式數學模型中的系數推導，受之前一定周期內降雨量和功率增加值的數據統計可靠性的影響很大，降雨量和功率增加值的統計關系，隨機性的干擾會大幅降低此數學模型的可靠性，預測雨后功率損失值有可能就存在較大偏差。同時，天氣預報只能結合未來短期2、3天內的降水信息，缺乏相關清洗費用與短、中、長期降雨情況相結合，這是由該發明的理論原理及數學建模所決定的不可避免的不足。

另外，傳統清洗方式是人工用掃把、拖布干擦，或者人工拖動水管、噴水后配合拖布、玻璃刮等，進行人工濕作業清潔。這種清潔光伏組件表面灰塵的方式，費時、費力，每次清潔的人工成本高；同時，人員屋面清洗存在高空墜落、觸電等安全隱患。新型的清潔光伏組件表面灰塵的方式還有運維清掃機器人，利用運維清掃機器人的滾刷在組件表面清除灰塵。但存在一次性投資高，后期運維中需定期更換電瓶、毛刷等，同時更換配件、故障維修等，運維成本高，阻礙了更大范圍的推廣應用。

發明內容