[發明專利]一種鋼結構屋頂分布式光伏電站光伏組件除冰雪系統及方法

在審

• 申請號: 202111193862.7
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113852346A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 劉思佳;王國清;封焯文;趙志華;李云濤;肖力元;朱金峰;童威
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團湖南省電力設計院有限公司
• 主分類號: H02S40/12
• 分類號: H02S40/12;H02J3/38;H02S50/00;H02J13/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 劉伊旸;周曉艷

本申請公開了一種鋼結構屋頂分布式光伏電站光伏組件除冰雪系統及方法，光伏電站包括光伏陣列、電能轉換設備和并網設備，除冰雪系統包括除冰雪變壓器、斷路器和除冰雪控制器；在光伏陣列的各光伏組件上設有導電發熱膜，電能轉換設備的直流輸入端與光伏陣列連接，而交流輸出端通過并網設備與電網連接，除冰雪變壓器的進線端與電能轉換設備的交流輸出端或并網設備的輸入端連接，而出線端與斷路器的進線端連接，斷路器的出線端與導電發熱膜連接，除冰雪控制器與斷路器通信連接。本申請的工程量小，適用不同的光伏電站方案，通過比較當前的屋頂承載力以及耗能是否滿足要求，確定合適的除冰雪時間點，做到精確化除雪融冰，提高能源利用率。

技術領域

本發明涉及新能源技術領域，具體地，涉及一種鋼結構屋頂分布式光伏電站光伏組件除冰雪系統及方法。

背景技術

電能是第二次工業革命的產物及主要標志，也是目前人類發展必不可少的能源利用形式。最初發明的是直流發電機，后面又發明了交流發電機，由于設備制造技術及電能遠距離傳輸的需要，交流電成為主流發電形式。傳統的交流電主要通過交流發電機產生，例如水輪機、汽輪機、柴油機等，基于這些交流發電機組對應修建了水電廠、火電廠、核電廠等，其中，火電廠由于建設靈活、不受地域限制等優勢，在過去幾十年里成為了主要的交流電制造廠，但火電廠在提供電能的同時還產生了大量的溫室氣體、有毒有害氣體以及可吸入顆粒物，對自然環境和人體健康造成危害。進入20世紀后，隨著科學技術的發展，交流電和直流電可通過電力電子控制技術實現變換，而目前直流發電技術中利用最廣泛的為光伏發電技術，由于光伏發電在發電過程中不產生噪音、不排放二氧化碳，成為目前清潔能源中的主要獲取方式。

2015年12月12日《巴黎協定》在第21屆聯合國氣候變化大會上通過，協定要求各締約方減排溫室氣體，長期目標是將全球平均氣溫較前工業化時期上升幅度控制在2攝氏度以內，并努力將溫度上升幅度限制在1.5攝氏度以內。

鋼結構屋頂分布式光伏電站，因其在建設過程中不受土地條件制約，且具有分布廣泛、面積大的特點，得到了大力的推廣和建設。但在冬天，特別是在湖南、湖北、江西等地，光伏電站遇到低溫雨雪天氣時，容易在表面形成冰凍，如果不及時除雪、融冰，有可能導致冰凍進一步擴大和變厚，增大了鋼結構屋頂的荷載，對廠房結構構成重大危險隱患，嚴重的甚至會致使構筑物倒塌。因此，對屋頂分布式光伏電站進行除冰雪作業顯得尤為重要。

目前，鋼結構屋頂分布式光伏電站雪后或冰凍天氣采取的方式為人工除雪或除冰，這種做法對于人力成本的投入較大，同時人工除雪或除冰存在較大安全風險。對現有技術進行分析，光伏組件除雪或融冰主要存在以下缺點：(1)現有技術CN106788195A、CN203085567U、CN203260591U、CN206452355U在系統中均加入了儲能裝置，大規模上儲能裝置不經濟，工程量大，難于實現；(2)現有技術CN204156540U采取的雙向逆變器方案，這樣會增加逆變器原有電力電子器件工作次數，影響逆變器使用壽命，同時，此技術要在新建項目中才能實現，無法利用于改造現有項目；(3)現有技術均為給原有光伏組件充電，致使光伏組件發熱，光伏組件中電池封裝在中間層，這種方案熱傳導過程會造成能量損失；(4)現有技術未對除雪或融冰啟動時間進行合理設置，系統智能化程度低，隨機啟動除雪或融冰裝置勢必會造成能源浪費。

針對上述問題，業內亟需一種新的針對鋼結構屋頂分布式光伏電站的除冰雪技術方案。

發明內容

本申請的目的在于提供一種可用于鋼結構屋頂分布式光伏電站光伏組件除冰雪的技術，在滿足除冰雪效果的同時提高能源利用率，且具有靈活適應性。本申請的技術方案如下：

一種鋼結構屋頂分布式光伏電站光伏組件除冰雪系統，光伏電站包括光伏陣列、電能轉換設備和并網設備，除冰雪系統包括導電發熱膜、除冰雪電氣設備、壓力傳感器和除冰雪控制器；

所述光伏陣列包括多個光伏組件，各光伏組件上設置導電發熱膜；