一種大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大型光伏電站，特別是涉及一種大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電作為利用太陽(yáng)能發(fā)電的一種形式越來越多的被廣泛應(yīng)用。隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，光伏電站逐步由以前小規(guī)模示范性的應(yīng)用發(fā)展到現(xiàn)在大型光伏電站應(yīng)用。2014年11月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》，其中明確了發(fā)展目標(biāo):到2020年，一次能源消費(fèi)總量控制在48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右，煤炭消費(fèi)總量控制在42億噸左右。非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%。緊接著，2015年3月，國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于下達(dá)2015年光伏發(fā)電建設(shè)實(shí)施方案的通知》，2015年全國(guó)新增光伏電站建設(shè)規(guī)模從征求意見稿時(shí)的15GW正式調(diào)整為17.8GW。17.8GW的裝機(jī)相當(dāng)于建設(shè)890個(gè)20MW光伏電站，占地面積將達(dá)1000萬(wàn)畝土地。
[0003]大型光伏電站具有占地面積大、單位面積裝機(jī)小的特點(diǎn)。對(duì)于我國(guó)一個(gè)缺少綠、生態(tài)比較脆弱的國(guó)家來說，在南方發(fā)展大型光伏電站受到土地面積的制約，我國(guó)的太陽(yáng)能資源較好地區(qū)主要集中在我國(guó)北部、西部地區(qū)，這些因素都制約著大型光伏電站的建設(shè)地點(diǎn)。目前，我國(guó)大型光伏電站多建在內(nèi)蒙、新疆、西藏等地區(qū)，建設(shè)地點(diǎn)多位于荒漠、戈壁等自然條件較惡劣的地方。光伏組件作為光伏電站最基礎(chǔ)的發(fā)電元器件來說，其發(fā)電效率受到很多方面的影響，比如:光伏組件的一致性、組件所處的環(huán)境溫度、組件表面的積灰情況等。組件的一致性在生產(chǎn)組件時(shí)就已經(jīng)確定，組件所處的環(huán)境溫度也不受控，組件表面積灰可以人為清掃而改變。同時(shí)，積灰還會(huì)給組件帶來以下影響:若積灰不均勻，可能造成組件局部熱斑效應(yīng)，影響組件使用壽命。對(duì)組件采取合適的清洗顯得尤為重要。
[0004]目前，大型地面電站多采用定期清洗或在整個(gè)電站發(fā)電量降低時(shí)進(jìn)行清洗方案，主要做法有:1.定期或視情況用水車高壓水槍清洗；2.定期或視情況進(jìn)行人工擦試。這兩種清洗方案都是大面積集中對(duì)光伏組件進(jìn)行除塵，第一種做法比較耗水；第二種做法對(duì)于人力成本的投入較大，同時(shí)人工除塵可能存在安全隱患。對(duì)于當(dāng)前大型光伏電站光伏組件清洗主要存在以下缺點(diǎn):(I)如何確定適當(dāng)?shù)那逑磿r(shí)間，定期清洗可能清洗了不需要除塵的組件勢(shì)必造成用水和人力成本的增加；(2)大面積統(tǒng)一清洗造成水資源浪費(fèi)，增加電站后期運(yùn)行維護(hù)成本；(3)利用擦拭的方法除塵可能造成光伏組件封板材料損傷，降低光伏組件的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置及方法，以利于確定合適的清洗時(shí)間點(diǎn)，提高清洗效率，做到精細(xì)化清洗，提高水或者清洗液的利用率，減少光伏電站后期運(yùn)行維護(hù)成本。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是: 一種大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置，包括水箱，水箱的出水口與第一輸水管道的一端相連，第一輸水管道的另一端伸至光伏組件串所在區(qū)域上方，第一輸水管道上靠近水箱出水口的一端安裝有送水栗，第一輸水管道另一端引接有沖洗用水管，沖洗用水管的數(shù)量與光伏組件串的串?dāng)?shù)相同，沖洗用水管上裝有可控電磁閥；光伏組件串下方設(shè)有回水槽，回水槽與廢水回收池相連，廢水回收池通過第二輸水管道與過濾器的進(jìn)水口相連，過濾器的進(jìn)水口與廢水回收池相連的第二輸水管道上安裝有回水栗，過濾器的出水口與水箱相連；所述光伏組件串上安裝有電壓變送器和電流變送器，電壓變送器和電流變送器均與控制器電連接，控制器還與環(huán)境監(jiān)測(cè)儀電連接；可控電磁閥亦與控制器電連接。
[0007]水箱、第一輸水管道、送水栗、沖洗用水管、可控電磁閥共同構(gòu)成送水部分。
[0008]回水槽、廢水回收池、第二輸水管道、回水栗、過濾器和水箱共同構(gòu)成回水部分。
[0009]電壓變送器、電流變送器、控制器和環(huán)境監(jiān)測(cè)儀共同構(gòu)成控制部分。
[0010]進(jìn)一步，所述廢水回收池上安裝有廢水回收池液位計(jì)。
[0011]進(jìn)一步，所述水箱上安裝有水箱液位計(jì)。
[0012]進(jìn)一步，所述水箱通過控制水箱進(jìn)水的電磁閥外接自來水。
[0013]光伏組件串是指:在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，將多個(gè)光伏組件以串聯(lián)方式連接，形成具有所需直流輸出電壓的最小單元。
[0014]進(jìn)一步，所述控制器為小型工業(yè)計(jì)算機(jī)。
[0015]一種使用如前所述大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置對(duì)光伏組件進(jìn)行清洗的方法，包括以下步驟:
(I)對(duì)大型光伏電站中的每一串光伏組件進(jìn)行編號(hào)，沖洗用水管上的可控電磁閥也相應(yīng)的進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)原則為:將大型光伏電站所有光伏組件按兆瓦單元進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)區(qū)里面的光伏組件串按橫向和豎向的唯一性進(jìn)行編號(hào)。
[0016](2)通過電壓變送器、電流變送器分別對(duì)每組光伏組件串的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行采集；通過環(huán)境監(jiān)測(cè)儀對(duì)光伏電站區(qū)域環(huán)境中光照輻射值、溫度進(jìn)行采集；
(3)對(duì)某年第η天白天某時(shí)刻的光照輻射值、溫度、電流、電壓進(jìn)行采集并送至控制器；控制器將傳送過來的第η天的光照輻射值、溫度、電流、電壓進(jìn)行記錄，并將電壓、電流相乘得出該時(shí)刻下的光伏組件串輸出功率；在第η+1至n+m天控制器每天采集與第η天光照輻射值、溫度相同條件下的輸出電壓、電流值，并計(jì)算光伏組件串輸出功率；并對(duì)從第η天之后的每一天光伏組件串輸出功率與第η天的光伏組件串輸出功率的比值進(jìn)行判斷:若某串光伏組件的輸出功率比值小于95%，則判定相應(yīng)的光伏組件串需要清洗，并啟動(dòng)清洗程序；若某串光伏組件輸出功率比值不小于95%，則判定相應(yīng)的光伏組件串無(wú)需清洗，無(wú)需啟動(dòng)清洗程序。
[0017]上述所說的某年為光伏電站壽命周期中的一年。光伏電站設(shè)計(jì)壽命一般為25年。由于光伏組件本身每年存在衰減，所以某年第η天是要隨著時(shí)間進(jìn)行更新的，在判斷條件中引入了第n+m天，m就是修改設(shè)定值第η天輸出功率的周期，m可根據(jù)光伏電站的實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)整。
[0018](4)當(dāng)廢水回收池中的水達(dá)到廢水回收池液位計(jì)的高點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)回水栗，將回收廢水輸送至過濾器，廢水通過過濾器過濾后送至水箱實(shí)現(xiàn)再利用。
[0019](5)由于光伏組件串輸出功率下降的原因是多方面的，為檢驗(yàn)是否是清洗可解決的輸出功率的問題，引入清洗后評(píng)價(jià)程序，即控制器還具備清洗后評(píng)價(jià)功能:在清洗過后的第二天，將在相同光照輻射值、溫度下清洗過后的光伏組件串輸出功率與清洗之前的光伏組件串輸出功率相比，若功率比值大于I，則認(rèn)為清洗是有效的，該串光伏組件串輸出功率的下降可以由清洗得到解決；若功率比值小于1，則認(rèn)為清洗是無(wú)效的，此時(shí)控制器將出問題的光伏組件串編號(hào)反映到與控制器相連的顯示器或控制器自帶的顯示器上，供光伏電站運(yùn)維人員檢修用。
[0020]進(jìn)一步，所述步驟(3)中，清洗程序具體為:當(dāng)控制器判定某組光伏組件串需要進(jìn)行清洗時(shí)，控制器首先記錄需要清洗的光伏組件串編號(hào)，然后在設(shè)定時(shí)間(如傍晚時(shí))啟動(dòng)送水栗，設(shè)定時(shí)間以不影響發(fā)電為原則，打開與需要清洗的光伏組件串編號(hào)對(duì)應(yīng)的電磁閥，進(jìn)行統(tǒng)一清洗，避免送水栗的頻繁啟停。
[0021]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、將大型光伏電站清洗除塵問題與光伏電站后期生產(chǎn)中關(guān)心的光伏組件串輸出功率的大小有機(jī)結(jié)合起來，便于清洗除塵的實(shí)現(xiàn)，清洗效率高；
2、利用光伏組件輸出功率的下降率合理確定清洗時(shí)間可以減少清洗量，為電站縮短清洗時(shí)間，創(chuàng)造時(shí)間價(jià)值；
3、清洗精確到每一串光伏組件，有利于電站的精確化管理，節(jié)約大型光伏電站后期運(yùn)維中的用水量，提高水或者清洗液的利用率，降低光伏電站后期運(yùn)行維護(hù)成本；同時(shí)，將光伏電站的清洗時(shí)間統(tǒng)一進(jìn)行，可避免水栗的頻繁啟停，延長(zhǎng)水栗使用壽命；
4、引入清洗后評(píng)價(jià)程序，為光伏電站后期運(yùn)維人員減輕工作量，同時(shí)，提高光伏電站運(yùn)行可靠性。
[0022]5、清洗廢水或清洗液可循環(huán)利用，避免資源浪費(fèi)并保護(hù)環(huán)境。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置的送水部分和回水部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置的控制部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗方法流程圖。
[0026]其中:I為光伏組件串；2為水箱；3為過濾器；4為輸水管道；5為回水槽；6為送水栗；7為回水栗；8為廢水回收池；9為可控電磁閥；10為沖洗用水管為水箱液位計(jì)；12為廢水回收池液位計(jì)；13為電壓變送器；14為電流變送器；15為環(huán)境監(jiān)測(cè)儀；16為控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028]參照?qǐng)D1、圖2，一種大型光伏電站光伏組件精細(xì)化清洗裝置，包括水箱2，水箱2的出水口與第一輸水管道4-1 一端相連，第一輸水管道4-1另一端伸至光伏組件串I所在區(qū)域上方，第一輸水管道4-1上靠近水箱2出水口的一端安裝有送水栗6，第一輸水管道4-1另一端引接有沖洗用水管10，沖洗用水管10的數(shù)量與光伏組件串I的串?dāng)?shù)相同，沖洗用水管10上裝有可控電磁閥9 ;光伏組件串I下方設(shè)有回水槽5，回水槽5與廢水回收池8相連，廢水回收池8通過第二輸水管道4-2與過濾器3的進(jìn)水口相連，過濾器3的進(jìn)水口與廢水回收池8相連的第二輸水管道4-2上安裝有回水栗7，過濾器3的出水口與水箱2相連；所述光伏組件串I上安裝有電壓變送器和電流變送器，電壓變送器13和電流變送器14均與控制器16電連接，控制器16還與環(huán)境監(jiān)測(cè)儀15電連接；可控電磁閥9亦與控制器16電連接。
[0029]水箱2、第一輸水管道4-1、送水栗6、沖洗用