一种光伏发电系统及其清洗控制方法与流程

本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种光伏发电系统及其清洗控制方法。

背景技术：

常年暴露在室外的太阳能电池板上很容易积聚灰尘，积灰会削弱太阳能电池板表面的透光率，降低太阳能电池板的光电转换效率，而且局部积灰还可能导致“热斑效应”，带来安全隐患，因此有必要对积灰的太阳能电池板进行有效清洗。

光伏电站中现阶段引入的自动清洗装置(例如清洗机器人、水清洗装置等)与光伏电站在软硬件上彼此独立，自主控制、独立运行，成本较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种光伏发电系统及其清洗控制方法，以降低自动清洗装置的投入成本。

一种光伏发电系统，包括通讯总机和多路结构相同的光伏逆变器，所述光伏逆变器包括逆变主电路和逆变控制器，各逆变主电路输入独立、输出并联，所述通讯总机与各逆变控制器通讯连接，其中：

所述光伏发电系统还包括与各路光伏逆变器一一对应设置的清洗装置执行机构；

所述光伏逆变器还包括开关电源，所述开关电源从所述逆变主电路上取电，其电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的清洗装置执行机构的电源接口，其控制端连接到所述逆变控制器；

所述逆变控制器复用于计算接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期，并将计算出的日期上报所述通讯总机，以及在接收到所述通讯总机下发的清洗指令时控制所述开关电源对外供电。

可选的，所述光伏发电系统中各逆变控制器与云端存在通讯连接；

对应的，所述逆变控制器具体用于将本路光伏逆变器整天的电压、电流数据进行打包上传至云端，由云端利用大数据分析算法进行组串灰尘损失度计算，并将计算得到的组串灰尘损失度下发至所述逆变控制器；然后所述逆变控制器根据组串灰尘损失度和当地气象数据，计算出能够获得最大收益的一天作为接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期。

可选的，所有清洗装置执行机构共同构成喷洒管网；

所述喷洒管网包括设有水泵的主管道和从所述主管道分流出的多个带电磁阀的支路喷洒管道，每一支路喷洒管道各自负责清洗一路光伏逆变器上接入的光伏组串；

所述开关电源的电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的管道阀。

可选的，所述通讯总机复用于向时间达到逆变控制器计算出的日期的逆变控制器下发清洗指令，并且同一时间只向一个逆变控制器下发清洗指令。

可选的，所述逆变控制器在时间达到自身计算出的日期时，将自身状态标志位置为第一预设值，在时间未达到自身计算出的日期时或者接在本路光伏逆变器上的光伏组串已清洗完毕时，将自身状态标志位置为第二预设值；

所述通讯总机从当天的状态标志位为第二预设值的逆变控制器中筛选出优先级最高的一个逆变控制器，下发清洗指令。

可选的，所述喷洒管网还包括变频器；

所述通讯总机在下发清洗指令的同时，还用于控制所述变频器对所述水泵进行调压调频。

一种光伏发电系统清洗控制方法，所述光伏发电系统包括通讯总机和多路结构相同的光伏逆变器，所述光伏逆变器包括逆变主电路和逆变控制器，各逆变主电路输入独立、输出并联，所述通讯总机与各逆变控制器通讯连接，其中：

所述光伏发电系统还包括与各路光伏逆变器一一对应设置的清洗装置执行机构；

所述光伏逆变器还包括开关电源，所述开关电源从所述逆变主电路上取电，其电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的清洗装置执行机构的电源接口，其控制端连接到所述逆变控制器；

所述光伏发电系统清洗控制方法包括：

所述逆变控制器计算接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期；

将计算出的日期上报所述通讯总机；

在接收到所述通讯总机下发的清洗指令时，控制所述开关电源对外供电。

可选的，所述光伏发电系统中各逆变控制器与云端存在通讯连接；

所述逆变控制器计算接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期，具体包括：

所述逆变控制器将本路光伏逆变器整天的电压、电流数据进行打包上传至云端，由云端利用大数据分析算法进行组串灰尘损失度计算，并将计算得到的组串灰尘损失度下发至所述逆变控制器；

所述逆变控制器根据接收到的组串灰尘损失度和当地气象数据，计算出能够获得最大收益的一天作为接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期。

可选的，所有清洗装置执行机构共同构成喷洒管网；

所述喷洒管网包括设有水泵的主管道和从所述主管道分流出的多个带电磁阀的支路喷洒管道，每一支路喷洒管道各自负责清洗一路光伏逆变器上接入的光伏组串；

所述开关电源的电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的管道阀；

所述光伏发电系统清洗控制方法还包括：

所述通讯总机向时间达到逆变控制器计算出的日期的逆变控制器下发清洗指令，并且同一时间只向一个逆变控制器下发清洗指令。

可选的，所述喷洒管网还包括变频器；

所述光伏发电系统清洗控制方法还包括：

所述通讯总机在下发清洗指令的同时，还控制所述变频器对所述水泵进行调压调频。

从上述的技术方案可以看出，已知光伏电池板自动清洗装置由清洗控制器和清洗装置执行机构两大部分组成，本发明将逆变控制器复用为清洗控制器，同时将清洗装置执行机构的供电改为由开关电源直接从逆变主电路中取电，而且还直接利用光伏发电系统中现有的通讯系统完成清洗功能中相关数据传输，省去了一个控制器、一个供电电源和一套通讯系统的使用，实现了光伏电站与自动清洗装置在软硬件资源上的有效共用，降低了成本。

其次，本发明还提出了分散式电站清洁的概念，将整个光伏电站的太阳能电池板清洗工作分区域进行，一个光伏逆变器上接入的所有光伏组串作为一个清洗区域，这样可以根据每个清洗区域不同的清洗要求有针对性地开展清洗作业，增大了清洗区域颗粒度，增加了灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种光伏发电系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种光伏发电系统结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种光伏发电系统清洗控制方法流程图；

图4为本发明实施例公开的又一种光伏发电系统清洗控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的光伏发电系统是在传统光伏发电系统的基础上进行改进得到，其最大限度复用所述传统光伏发电系统中现有的软硬件资源构建光伏电池板自动清洗装置，减少额外资源的投入，降低了成本。

如图1所示，所述传统光伏发电系统的组成部件包括通讯总机和多路结构相同的光伏逆变器，其中：

所述光伏逆变器包括逆变主电路100和逆变控制器200；每一逆变主电路100的输入端单独接入若干个光伏组串(光伏组串是由多个太阳能电池板串联而成)，所有逆变主电路100的输出端并联接入电网；在实际应用时，为了减少逆变主电路100输出端的电缆连接，提高系统可靠性，方便施工及维护，一般需要在逆变主电路100输出端增设一个交流汇流柜，如图1所示；

逆变控制器200用于控制逆变主电路100将自身接入的光伏组串输出的直流电转换成交流电；

所述通讯总机与各逆变控制器200通讯连接，以统筹各路光伏逆变器的逆变运行状态；所述通讯总机与各逆变控制器200之间的通讯连接方式通常采用RS-485通讯。

基于图1所示光伏发电系统，本发明实施例公开了如图2所示的光伏发电系统，具体描述如下：

图2中增设了与各路光伏逆变器一一对应的清洗装置执行机构，所述清洗装置可以是清洗机器人执行机构，也可以是水清洗装置执行机构，并不局限，图2中仅以采用水清洗装置执行机构作为示例；

改进后的各路光伏逆变器的结构仍相同，具体的，所述光伏逆变器还包括开关电源300，开关电源300从逆变主电路100上取电，开关电源300的电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的清洗装置执行机构的电源接口，开关电源300的控制端连接到逆变控制器200；

逆变控制器200复用于计算接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期，并将计算出的日期上报所述通讯总机，在接收到所述通讯总机下发的清洗指令时控制开关电源300对外供电，此时本路光伏逆变器对应的清洗装置执行机构开始对接在本路光伏逆变器上的光伏组串进行清洗；所述通讯总机复用于统筹各清洗装置执行机构的清洗工作，例如向时间达到逆变控制器200计算出的日期的逆变控制器下发清洗指令，当然所述通讯总机也可以根据需要自行调整下发清洗指令的时间。

由以上描述可知，已知光伏电池板自动清洗装置由清洗控制器和清洗装置执行机构两大部分组成，本发明实施例将逆变控制器200复用为清洗控制器，同时将清洗装置执行机构的供电改为由开关电源300直接从逆变主电路100中取电，而且还直接利用光伏发电系统中现有的通讯系统完成清洗功能中相关数据传输，省去了一个控制器、一个供电电源和一套通讯系统的使用，实现了光伏电站与自动清洗装置在软硬件资源上的有效共用，降低了成本。

其次，本发明实施例还提出了分散式电站清洁的概念，将整个光伏电站的太阳能电池板清洗工作分区域进行，一个光伏逆变器上接入的所有光伏组串作为一个清洗区域，这样可以根据每个清洗区域不同的清洗要求有针对性地开展清洗作业，增大了清洗区域颗粒度，增加了灵活性。

再者，受自然条件变化影响，太阳能电池板每次清洗日期都存在不确定性，为避免出现清洗过于频繁或者清洗不及时的现象，本发明实施例让逆变控制器200合理预判下一次最佳清洗日期，避免出现清洗时间安排不合理的情况。

其中，开关电源300的基本功能是将从逆变主电路100上取得的电压转换成清洗装置执行机构需要的电源电压。本发明实施例中的开关电源300可以是直流开关电源也可以是交流开关电源，这取决清洗装置执行机构是直流用电设备还是交流用电设备。

可选的，逆变控制器200计算下一次最佳清洗日期，具体为：逆变控制器200获取本路光伏逆变器整天的电压、电流数据，利用大数据分析算法进行组串灰尘损失度检测，根据组串灰尘损失度和当地气象数据，计算出能够获得最大收益的一天作为接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期。

可选的，图1所示光伏发电系统中各逆变控制器还与云端存在通讯连接。那么对应的，图2所示光伏发电系统中利用大数据分析算法进行组串灰尘损失度检测也可以转移到云端完成，也即是：逆变控制器200将本路光伏逆变器整天的电压、电流数据进行打包上传至云端，由云端利用大数据分析算法进行组串灰尘损失度计算，并将计算得到的组串灰尘损失度下发至相应的逆变控制器200，然后逆变控制器200根据组串灰尘损失度和当地气象数据，计算出能够获得最大收益的一天作为接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期。

当然，云端也可以作为一个监控平台，在监控整个光伏发电系统的逆变工作的同时，还监控整个光伏发电系统的清洗工作。工作人员利用移动终端与云端通讯，即可随时随地监控整个光伏发电系统的逆变、清洗工作。

可选的，在本发明实施例上述公开的任一种光伏发电系统中，本发明实施例推荐所述清洗装置执行机构为水清洗装置执行机构，所有水清洗装置执行机构共同构成喷洒管网，如图2所示；

所述喷洒管网包括主管道10和从主管道10分流出的多个支路喷洒管道20；主管道10上设有水泵；每一支路喷洒管道20上都设有控制支路通断的电磁阀30；每一支路喷洒管道20各自负责清洗一路光伏逆变器上接入的所有光伏组串；

开关电源300的电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的电磁阀30，电磁阀30得电后开通其所在的支路喷洒管道20，所述水泵即可将水箱中的水泵送到已开通的支路喷洒管道2中，再经前端的喷头喷射到接在本路光伏逆变器上的所有光伏组串上对其进行清洗。

可选的，当采用上述喷洒管网时，所述通讯总机用于向时间达到逆变控制器200计算出的日期的逆变控制器下发清洗指令，而为了达到较好的喷洗效果，所述通讯总机在同一时间只向一个逆变控制器200下发清洗指令。

具体的，逆变控制器200在时间达到自身计算出的日期时，将自身状态标志位置为第一预设值(例如置为1)，在时间未达到自身计算出的日期时或者接在本路光伏逆变器上的光伏组串已清洗完毕时，将自身状态标志位置为第二预设值(例如置为0)。所述通讯总机从当天的状态标志位为第二预设值的逆变控制器200中筛选出优先级最高的一个逆变控制器，下发清洗指令。

以第一预设值为1，第二预设值为0为例，则所述通讯总机具体为：在检测到当日所有逆变控制器200的状态标志位均为0时，不下发清洗指令；在检测到当日仅有一个逆变控制器200的状态标志位为1时，向状态标志位为1的逆变控制器200下发清洗指令；在检测到当日有多个逆变控制器200的状态标志位为1时，向其中优先级最高的一个逆变控制器200下发清洗指令，接收到清洗指令的逆变控制器200在接在本路光伏逆变器上的光伏组串清洗完毕后将自身状态标志位置为0，此时所述通讯总机又能检测到新的优先级最高的一个逆变控制器200并下发清洗指令，这样就能保证总是一个区域的光伏组串清洗完毕后，再清洗下一区域的光伏组串。

其中，从当天的状态标志位为第二预设值的逆变控制器200中筛选出的优先级最高的一个逆变控制器，例如是当天的状态标志位为第二预设值的逆变控制器200中ID最小的一个逆变控制器，本发明实施例对优先级高低的设定规则并不做局限。

可选的，所述喷洒管网还包括变频器；对应的，所述通讯总机在下发清洗指令的同时，还用于控制所述变频器对所述水泵进行调压调频，从而保证各个区域的光伏组串的喷洗水压的一致性。

与上述系统实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种光伏发电系统清洗控制方法。所述光伏发电系统包括通讯总机和多路结构相同的光伏逆变器，所述光伏逆变器包括逆变主电路和逆变控制器，各逆变主电路输入独立、输出并联，所述通讯总机与各逆变控制器通讯连接；此外，所述光伏发电系统还包括与各路光伏逆变器一一对应设置的清洗装置执行机构；所述光伏逆变器还包括开关电源，所述开关电源从所述逆变主电路上取电，其电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的清洗装置执行机构的电源接口，其控制端连接到所述逆变控制器。

如图3所示，所述光伏发电系统清洗控制方法，包括：

步骤S01：所述逆变控制器计算接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期；

步骤S02：将计算出的日期上报所述通讯总机；

步骤S03：在接收到所述通讯总机下发的清洗指令时，控制所述开关电源对外供电。

可选的，所述光伏发电系统中各逆变控制器与云端存在通讯连接，此时所述光伏发电系统清洗控制方法如图4所示，具体包括：

步骤S11：所述逆变控制器将本路光伏逆变器整天的电压、电流数据进行打包上传至云端，由云端利用大数据分析算法进行组串灰尘损失度计算，并将计算得到的组串灰尘损失度下发至所述逆变控制器；

步骤S12：根据接收到的组串灰尘损失度和当地气象数据，计算出能够获得最大收益的一天作为接在本路光伏逆变器上的光伏组串的下一次最佳清洗日期。

步骤S13：将计算出的日期上报所述通讯总机；

步骤S14：在接收到所述通讯总机下发的清洗指令时，控制所述开关电源对外供电。

可选的，所有清洗装置执行机构共同构成喷洒管网；

所述喷洒管网包括设有水泵的主管道和从所述主管道分流出的多个带电磁阀的支路喷洒管道，每一支路喷洒管道各自负责清洗一路光伏逆变器上接入的光伏组串；

所述开关电源的电能输出端连接到本路光伏逆变器对应的管道阀；

对应的，所述光伏发电系统清洗控制方法还包括：

所述通讯总机向时间达到逆变控制器计算出的日期的逆变控制器下发清洗指令，并且同一时间只向一个逆变控制器下发清洗指令。

可选的，所述喷洒管网还包括变频器；对应的，所述光伏发电系统清洗控制方法还包括：

所述通讯总机在下发清洗指令的同时，还控制所述变频器对所述水泵进行调压调频。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。