一种光伏板灰尘检测装置制造方法
【专利摘要】一种光伏板灰尘检测装置。其包括灰尘传感器、辐照度传感器、功率测量单元和控制器；灰尘传感器连接至控制器；辐照度传感器连接至所述控制器；功率测量单元连接至所述控制器；控制器连接至灰尘传感器、辐照度传感器和功率测量单元，用于根据接收到的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值，输出控制信号。本发明提供的光伏板灰尘检测装置使得灰垢对光伏发电效率的影响有了量化的数据，这样可以有针对性的对光伏板进行清洁，防止经常清洁带来的人力物力的浪费和因为清洁不及时造成发电效率下降影响发电效益的发挥，对于降低光伏发电系统运行成本，提高其发电效率具有重要的作用。
【专利说明】一种光伏板灰尘检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电控制【技术领域】，特别是涉及一种光伏板灰尘检测装置。
【背景技术】
[0002]随着社会对能源的需求量越来越大，“能源安全危机”的问题愈发突显，传统形式能源利用所造成的“全球气候变暖”问题也日益显出。可再生清洁能源作为一种新的能源形式越来越被重视，而太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源可以利用，那么如何合理高效的利用太阳能是摆在我们面前的一个重大课题。
[0003]通过光伏发电进行了现场实测，实测结果显示积灰对光伏发电影响明显。光伏板的积灰三效应:光伏板积灰的遮挡效应、光伏板积灰的温度效应、光伏板积灰的腐蚀效应，因此光伏板的灰垢对于光伏板的发电效率和寿命影响是很大的。目前光伏清洁采用两种方式:手动清洗、机械自动清洗。但是目前光伏灰垢监测主要还是通过人主观观测，但是人主观观测不能很好的判断出灰垢对光伏发电系统的影响大小，这样在灰垢影响小的情况就去清洗，会浪费人力物力和财力，但是如果灰垢已经影响较大了还不去清洗又会使得发电效率降低、损害光伏单元的寿命。
[0004]仅是凭主观观察进行，如何通过自动监测手段来实时监测灰垢对发电效果的影响以便确定清洗方案和清洗时间，对于降低光伏发电系统维护成本和提高发电利用率具有非常重要的作用，
[0005]因此，需要一种新的技术方案，可以实现量化的监测和分析灰垢对发电效果的影响。
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光伏板灰尘检测装置。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供的光伏板灰尘检测装置包括:灰尘传感器、辐照度传感器、功率测量单元和控制器；其中:灰尘传感器连接至控制器，用于测量所述光伏板上的灰尘量，并将测量到的灰尘量进行数字化后得到的灰尘量值发送至所述控制器；辐照度传感器连接至所述控制器，用于测量所述光伏板上的光辐照强度，并将测量到的光辐照强度进行数字化后得到的光辐照强度值发送至所述控制器；功率测量单元连接至所述控制器，用于测量所述光伏发电系统的发电功率值，并将测量到的发电功率值发送至所述控制器；控制器连接至灰尘传感器、辐照度传感器和功率测量单元，用于根据接收到的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值，输出控制信号。
[0008]所述的灰尘传感器、所述辐照度传感器和/或所述功率测量单元通过有线通讯方式和/或无线通讯方式分别将获取的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值传送至所述控制器。
[0009]所述的控制器包括:记录单元、输出单元和控制单元；其中:记录单元分别与灰尘传感器、辐照度传感器和功率测量单元相连接；用于对接收到的灰尘量值、光辐照强度值和发电功率值进行实时记录；在该技术方案中，通过记录单元对历史数据进行记录，这样既可以避免数据的丢失，也方便用户对历史数据进行查看；
[0010]输出单元与记录单元相连接，用于根据所述记录单元已记录的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和所述发电功率值输出所述灰尘量值、所述光辐照强度值和所述发电功率值之间的对应关系曲线和/或对照表；
[0011]控制单元与输出单元相连接，用于根据输出单元输出的对应关系曲线和/或所述对照表，输出控制信号。
[0012]所述的光伏板灰尘检测装置还包括设置单元，其连接至所述控制器中的控制单元，用于根据接收到的设置指令，设置不同的控制信号。
[0013]所述的光伏板灰尘检测装置还包括报警单元，其连接至所述控制器中的控制单元，用于在检测到所述控制信号为预设报警信号时，向用户发出报警提示。
[0014]所述的光伏板灰尘检测装置还包括显示单元，其连接至控制器中的控制单元，用于将所述灰尘量值、所述光辐照强度值、所述发电功率值、所述对应关系曲线、所述对照表、和/或所述控制信号展示给所述用户。
[0015]所述的显示单元包括:显示屏和/或指示灯。
[0016]通过以上技术方案，使得灰垢对光伏发电效率的影响有了量化的数据，这样可以有针对性的对光伏板进行清洁，防止经常清洁带来的人力物力的浪费和因为清洁不及时造成发电效率下降影响发电效益的发挥，对于降低光伏发电系统运行成本，提高其发电效率具有重要的作用。
[0017]在此，本领域技术人员应该了解，上述各单元模块可以采用多种现有产品来实现，包括但不限于以下示例:
[0018]功率测量单元可以采用北京欧罗特电气有限公司的多功能仪表；
[0019]控制器可以采用德州仪器的型号为TMS320的单片机；
[0020]记录单元可以采用24C04系列的存储器；
[0021]输出单元可以采用北京能德智慧科技有限公司的型号为FX06的控制器；
[0022]控制单元可以采用ATMEL公司的型号为AT89LVS2的芯片；
[0023]设置单元可以采用ATMEL公司的型号为AT91555的单片机；
[0024]报警单元可以采用深圳圣斗士电子公司的型号为SC-530的报警器；
[0025]显示单元可以采用型号为MSG12864的显示屏，当然，也可选用数码管显示。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为根据本发明的实施例的光伏板灰尘检测装置的框图。
[0027]图2示出了根据本发明的实施例的光伏板灰尘检测装置的结构图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本发明提供的光伏板灰尘检测装置进行详细说明。
[0029]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0031]如图1所示，本发明提供的光伏板灰尘检测装置100包括:灰尘传感器102、辐照度传感器104、功率测量单元106和控制器108 ;其中:灰尘传感器102连接至控制器108，用于测量所述光伏板上的灰尘量，并将测量到的灰尘量进行数字化后得到的灰尘量值发送至所述控制器108 ;辐照度传感器104连接至所述控制器108，用于测量所述光伏板上的光辐照强度，并将测量到的光辐照强度进行数字化后得到的光辐照强度值发送至所述控制器108 ;功率测量单元106连接至所述控制器108，用于测量所述光伏发电系统的发电功率值，并将测量到的发电功率值发送至所述控制器108 ;控制器108连接至灰尘传感器102、辐照度传感器104和功率测量单元106，用于根据接收到的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值，输出控制信号。
[0032]在该技术方案中，使得灰垢对光伏发电效率的影响有了量化的数据，这样可以有针对性的对光伏板进行清洁，防止经常清洁带来的人力物力的浪费和因为清洁不及时造成发电效率下降影响发电效益的发挥，对于降低光伏发电系统运行成本，提高其发电效率具有重要的作用。
[0033]在上述技术方案中，优选地，所述灰尘传感器102、所述辐照度传感器104和/或所述功率测量单元106通过有线通讯方式和/或无线通讯方式分别将获取的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值传送至所述控制器108。
[0034]在该技术方案中，针对各设备间距离的差异，提出了两种通讯方式，如果各设备距离较近则采用有线通讯方式，如果设备安装分散且距离较远则采用无线通讯方式。有线通讯采用RS485接口方式，无线采用zigbee，这两种通讯方式均为非常成熟的通讯解决方案，具有可靠性高，模块价格低易于采购的特点，完全可以满足系统对于通讯速率和可靠性的要求,从而将整个系统连接成为一个有机整体。
[0035]所述的控制器108包括:记录单元1082、输出单元1084和控制单元1086 ;其中:
[0036]记录单元1082分别与灰尘传感器102、辐照度传感器104和功率测量单元108相连接；用于对接收到的灰尘量值、光辐照强度值和发电功率值进行实时记录；在该技术方案中，通过记录单元1082对历史数据进行记录，这样既可以避免数据的丢失，也方便用户对历史数据进行查看；
[0037]输出单元1084与记录单元1082相连接,用于根据所述记录单元1082已记录的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和所述发电功率值输出所述灰尘量值、所述光辐照强度值和所述发电功率值之间的对应关系曲线和/或对照表；在该技术方案中，输出单元1084可以通过光辐照强度值得到发电功率的理论值，并可以根据光辐照强度值和发电功率理论值得到关系曲线和/或关系表，同时可以根据灰尘量值、光辐照强度值和发电功率值得到实际的关系曲线和/或关系表，这样就可以得到两者之间的对应关系曲线和/或对照表，这样，通过对应关系曲线和/或对照表来反应两者之间的关系，更直观，用户查看更方便；
[0038]控制单元1086与输出单元1084相连接，用于根据输出单元1084输出的对应关系曲线和/或所述对照表，输出控制信号；在该技术方案中，根据得出的对应关系曲线和/或对照表可以得到灰尘对光伏发电系统的影响程度，根据影响程度的不同，可以输出不同的控制信号。比如，可以将影响程度划分不同的等级，如无影响、轻度影响、一般影响、较重影响、严重影响等，并可以为每个影响程度等级设置一个控制信号，比如在达到一般影响时进行清洗，在轻度影响时不采取处理操作等。这样，用户可以针对不同的影响程度制定不同的控制信号，方便用户的管理。
[0039]优选地，所述的光伏板灰尘检测装置还包括:设置单元110，连接至所述控制器108中的控制单元1086，用于根据接收到的设置指令，设置不同的控制信号；
[0040]在该技术方案中，用户可以根据个人需要任意设置影响程度对应的控制信号，t匕如设置在一般影响时采取提示用户控制信号，在较重影响时采取自动清洗控制信号等，从而方便用户对光伏发电系统的管理。
[0041]优选地，所述的光伏板灰尘检测装置还包括:报警单元112，连接至所述控制器108中的控制单元1086，用于在检测到所述控制信号为预设报警信号时，向用户发出报警提示；
[0042]在该技术方案中，在影响程度达到一定程度时自动报警提示，这样用户可以根据报警采取清洗等操作，避免了因为清洁不及时造成发电效率下降影响发电效益的发挥。
[0043]优选地，所述的光伏板灰尘检测装置还包括:显示单元114，连接至控制器108中的控制单元1086，用于将所述灰尘量值、所述光辐照强度值、所述发电功率值、所述对应关系曲线、所述对照表、和/或所述控制信号展示给所述用户；
[0044]在该技术方案中，用户可以通过显示单元查看到自己想要查看的数据，这样，将系统数据和输出结果以直观的方式展示出来，方便用户的查看。
[0045]优选地，所述的光伏板灰尘检测装置所述显示单元114包括:显示屏和/或指示灯。
[0046]下面结合图2，对本发明的光伏板灰尘检测装置的结构进行详细的说明。
[0047]图2示出了根据本发明的实施例的光伏板灰尘检测装置的结构图。
[0048]如图2所示，根据本发明的实施例的光伏板灰尘检测装置200主要由四部分组成:测量子系统202、通讯子系统204、分析判断子系统206和人机交互子系统208构成。
[0049]测量子系统202主要用于测量现场相关量的参数，主要包括灰尘量、光辐照度和光伏系统发电量等参数，因此测量子系统202分为三部分:灰尘传感器102、辐照度传感器104和发电功率监测终端(即功率测量单元106)组成；灰尘传感器102利用膜电容和测光相结合的方式测量灰尘量，每个光伏发电系统根据光伏板安装情况配置4?10个灰尘传感器，通过通讯子系统204将灰尘量数字化后上传给分析判断子系统206 ;辐照度传感器104实时测量光的辐照度，每个光伏发电系统根据光伏板安装情况配置4?10个光辐照度传感器，通过通讯子系统204将光辐照度数字化后上传给分析判断子系统206 ;通过发电功率监测终端对系统的发电功率进行测量，如果监测终端具有通讯和上传功能，可以直接将其发电功率上传给分析判断子系统206 ;如果不具备通讯功能，需要配置测量仪表来测量光伏系统的发电功率并通过通讯子系统204上传给分析判断子系统206。
[0050]通讯子系统204采用有线和无线相结合的通讯方式组网，如果各设备距离较近则采用有线通讯方式，如果设备安装分散且距离较远则采用无线通讯方式；有线通讯采用RS485接口方式，无线采用zigbee，这两种通讯方式均为非常成熟的通讯解决方案，具有可靠性高，模块价格低易于采购的特点，完全可以满足系统对于通讯速率和可靠性的要求；其中，在分析判断子系统206设置无线中心模块，灰尘传感器102和辐照度传感器104设置无线子模块，发电功率监测终端106配置RS485通讯接口 ；通过该通讯子系统204将整个系统连接成为一个有机整体。
[0051]分析判断子系统206主要是根据测量子系统采集的灰尘状态、光辐照度、发电功率等结合历史数据给出灰垢对发电效率的影响程度，并给出处理建议；分析判断子系统206主要由数据处理模块2062、自学习模块2064和分析处理模块2066三个子模块组成，其中，数据处理模块2062通过自学习模块2064与分析处理模块2066连接，析处理模块2066相连接与人机交互子系统208相连接；数据处理模块2062接收测量子系统202发来的各传感器的数据，对数据进行处理，供自学习模块2064和分析处理模块2066使用；自学习模块2064主要有两个功能:一是记录历史数据，二是对灰尘状态、光辐照度、发电功率相互间的相互影响进行分析给出对应关系曲线和对照表供分析处理模块2066使用；分析处理模块2066根据灰尘状态、光辐照度、发电功率实时数据和对应关系曲线及对照表，计算灰垢对发电影响程度，并将计算结果发给人机交互子系统208。
[0052]人机交互子系统208主要功能是将系统数据和输出结果以直观的方式展示出来，同时接受运行维护人员的设置和指令。通过曲线图标表展示光伏板灰垢情况、发电功率变化情况，使运行维护人员一目了然的了解历史灰垢情况和目前灰垢对发电效率的影响，实时给出灰垢影响程度，比如:无影响、轻度影响、一般影响、较重影响、严重影响等，提示运行维护人员尽快处理。如果发电系统具有自动清洗系统，用户还可以设置其在“一般”等级后期即开始控制自动清洗系统工作进行光伏板清洗工作。
[0053]本发明提供的光伏板灰尘检测装置采用灰垢直接测量和辐照度测量两种测量方式，结合发电效果学习对比，综合分析判断的技术路线，实现光伏板灰尘智能监测给出灰尘影响指数，从而可以为制定光伏板清洗方案和清洗周期及时间等作出指导。
[0054]以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，可以有针对性的对光伏板进行清洁，防止经常清洁带来的人力物力的浪费和因为清洁不及时造成发电效率下降影响发电效益的发挥，对于降低光伏发电系统运行成本，提高其发电效率具有重要的作用。
[0055]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的光伏板灰尘检测装置包括:灰尘传感器(102)、辐照度传感器(104)、功率测量单元(106)和控制器(108);其中:灰尘传感器(102)连接至控制器(108)，用于测量所述光伏板上的灰尘量，并将测量到的灰尘量进行数字化后得到的灰尘量值发送至所述控制器(108);辐照度传感器(104)连接至所述控制器(108)，用于测量所述光伏板上的光辐照强度，并将测量到的光辐照强度进行数字化后得到的光辐照强度值发送至所述控制器(108);功率测量单元(106)连接至所述控制器(108)，用于测量所述光伏发电系统的发电功率值，并将测量到的发电功率值发送至所述控制器(108);控制器(108)连接至灰尘传感器(102)、辐照度传感器(104)和功率测量单元(106)，用于根据接收到的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值，输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的灰尘传感器(102)、所述辐照度传感器(104)和/或所述功率测量单元(106)通过有线通讯方式和/或无线通讯方式分别将获取的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和/或所述发电功率值传送至所述控制器(108)。
3.根据权利要求1所述的光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的控制器(108)包括:记录单元(1082)、输出单元(1084)和控制单元(1086);其中: 记录单元(1082)分别与灰尘传感器(102)、辐照度传感器(104)和功率测量单元(108)相连接；用于对接收到的灰尘量值、光辐照强度值和发电功率值进行实时记录；在该技术方案中，通过记录单元(1082)对历史数据进行记录，这样既可以避免数据的丢失，也方便用户对历史数据进行查看； 输出单元(1084)与记录单元(1082)相连接,用于根据所述记录单元(1082)已记录的所述灰尘量值、所述光辐照强度值和所述发电功率值输出所述灰尘量值、所述光辐照强度值和所述发电功率值之间的对应关系曲线和/或对照表； 控制单元(1086)与输出单元(1084)相连接，用于根据输出单元(1084)输出的对应关系曲线和/或所述对照表，输出控制信号。
4.根据权利要求1所述的光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的光伏板灰尘检测装置还包括设置单元(110)，其连接至所述控制器(108)中的控制单元(1086)，用于根据接收到的设置指令，设置不同的控制信号。
5.根据权利要求1所述的光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的光伏板灰尘检测装置还包括报警单元(112)，其连接至所述控制器(108)中的控制单元(1086)，用于在检测到所述控制信号为预设报警信号时，向用户发出报警提示。
6.根据权利要求1所述的光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的光伏板灰尘检测装置还包括显示单元(114)，其连接至控制器(108)中的控制单元(1086)，用于将所述灰尘量值、所述光辐照强度值、所述发电功率值、所述对应关系曲线、所述对照表、和/或所述控制信号展示给所述用户。
7.根据权利要求1所述的光伏板灰尘检测装置，其特征在于:所述的显示单元(114)包括:显示屏和/或指示灯。
【文档编号】H02S50/10GK104300900SQ201410459615
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】黄爱颖, 刘建宇, 田娜, 李振雷, 杨伟光, 杨庆双 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司