实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及太阳能电池板清洗技术领域，具体是指一 种实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着传统化石能源危机日益严重，目前造成的环境破坏和人类生存换进恶化，迫 使新能源行业的进入了蓬勃的发展时期。其中太阳能光伏发电具有无污染、无需染料消耗、 即发即用等诸多优点，因此得到了行业各界的高度重视。
[0003] 太阳能发电利用光电效应，依赖太阳能电池接收到的太阳辐射，将太阳的光能转 换为电能，产生电流。而许多的太阳能电池通过串并联和严密封装组成光伏组件，光伏电站 中使用由许多组件组成的光伏板作为接受太阳能的发电单元。光伏板发电的效率高低，与 光照强度密切相关，不考虑温度高低的影响下，光照强度越强，光伏板发电功率越大。但是 太阳能发电会受到光伏板表面灰尘等遮蔽物的影响。光伏板的清洁状况不佳，不仅会引起 光伏板透光率下降，进而引起发电量减少，同时还会引起局部发热过大，导致光伏组件烧毁 等现象。因此，如何保持光伏电站中光伏板清洁，保证光伏电站发电效率保持稳定，减少经 济损失，延长设备使用寿命，成为光伏电站管理运维中的重要课题。
[0004] 目前光伏电站中对光伏板的清洗一般使用人工清洗的方式，然而大多数光伏电站 只是根据运维人员的经验，肉眼判断光伏板是否需要清洗，或者直接定期对光伏电站进行 统一清洗。无论使用哪种方法，都无法精确制定光伏电站清洗计划。清洗间隔较短，会带来 清洗费用的增加；清洗间隔较长，会影响光伏板发电效率，给电站带来发电收益的损失。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现的实现对光伏 电站内光伏板清洁状况进行判断、帮助电站制定清洗计划、具有更广泛应用范围光伏电站 太阳能电池板智能清洗的系统及方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明的实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的系统及方法 具有如下构成：
[0007] 该实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的系统，其主要特点是，所述的系统包 括：
[0008] 环境采集装置，用以采集太阳辐射强度和太阳辐射量数据；
[0009] 发电信息采集装置，用以采集实际发电量；
[0010] 通信服务器，用以在环境采集装置和数据处理服务器之间、发电信息采集装置和 数据处理服务器之间进行通信；
[0011] 数据处理服务器，用以计算光伏电站的理论发电量、理论发电收益和损失发电收 益并根据损失发电收益判断是否需要清洗；
[0012] 显示终端，用以向用户展示清洗建议。
[0013] 本发明还涉及一种基于所述的系统实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的方法， 其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
[0014] (1)所述的环境采集装置采集太阳辐射强度和太阳辐射量数据；
[0015] (2)所述的发电信息采集装置采集实际发电量；
[0016] (3)所述的数据处理服务器计算光伏电站的理论发电量、理论发电收益和损失发 电收益并根据损失发电收益判断是否需要清洗；
[0017] (4)所述的显示终端向用户展示清洗建议。
[0018] 较佳地，所述的步骤⑶包括以下步骤：
[0019] (3-1)所述的数据处理服务器根据所述的太阳辐射强度计算光伏电站的理论发电 量；
[0020] (3-2)所述的数据处理服务器根据所述的理论发电量计算理论发电收益和实际发 电收益；
[0021] (3-3)所述的数据处理服务器根据所述的实际发电量和理论发电量计算电站系统 效率；
[0022] (3-4)所述的数据处理服务器计算当日与前一日的效率之差，若效率差值大于一 定阈值，则将该计算日作为效率改善日期；
[0023] (3-5)所述的数据处理服务器计算从上一次效率改善日期开始到当日的累计损失 发电收益；
[0024] (3-6)所述的数据处理服务器判断当累计损失发电收益大于系统预设损失阈值时 确定需要清洗。
[0025] 更佳地，所述的步骤（3-1)具体为：
[0026] 所述的数据处理服务器根据如下公式计算光伏电站的理论发电量：
[0029] 其中，D为太阳辐射量，E为理论发电量，S为光伏电站太阳能电池板面积，Tl为电 池组件转化率，N为所述的环境采集装置当日采集点的个数，G1表示所述的环境采集装置当 日第一个采集点的辐照值，Gn表示所述的环境采集装置当日采集点最后一个采集点的辐照 值。
[0030] 更佳地，所述的步骤（3-2)具体为：
[0031] 所述的数据处理服务器根据如下公式计算理论发电收益和实际发电收益：
[0032] 理论发电收益=理论发电量X电站单位上网电价；
[0033] 实际发电收益=实际发电量X电站单位上网电价。
[0034] 更佳地，所述的步骤（3-3)具体为：
[0035] 所述的数据处理服务器根据如下公式计算电站系统效率：
[0036] 电站系统效率=实际发电量/理论发电量。
[0037] 更佳地，所述的步骤（3-5)具体为：
[0038] 所述的数据处理服务器根据如下公式计算从上一次效率改善日期开始到当日的 累计损失发电收益：
[0040] 其中，T为从上一次效率改善日期开始到当日的累计损失发电收益，h为上一次效 率改善日期，tn为计算当日的日期，M2S每日理论发电收益，M1S每日实际发电收益。
[0041] 采用了该发明中的实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的系统及方法，将"理论 发电量"概念引入光伏电站的光伏板清洁维护分析中；将光伏板的清洁状况进行量化分析， 通过数据处理服务器对电站的状况进行逻辑判断，向用户智能推送清洗计划，具有更广泛 的应用范围。
【附图说明】
[0042] 图1为本发明的实现光伏电站太阳能电池板智能清洗的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0043] 为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的 描述。
[0044] 本技术方案主要描述了一种判断光伏电站最佳清洗时刻，帮助电站运维人员制定 清洗计划的智能清洗方案。
[0045] 本系统由环境采集装置、发电信息采集装置、通信服务器、数据处理服务器和显示 终端组成。环境采集装置主要负责采集太阳辐照强度和太阳辐射量数据，发电信息采集装 置主要采集实际发电量，数据处理服务器用于计算光伏电站的理论发电量、理论发电收益、 损失发电收益，显示终端完成用户与后台数据的交互，并且向用户展示系统向用户提供的 最终清洗建议。
[0046] 在信息采集端，环境信息采集器以一定采样速率采集太阳辐射强度信息，经过通 信服务器后，后台将一天内接收到的光照强度信息进行累加计算，得到光伏板倾斜面上的 太阳福射总量。
[0047] 1、环境信息采集器采集到的信息
[0048] a)辐射强度（G):辐射强度为采集到的功率信息，代表每一瞬间照射在光伏板上 太阳能的强度，单位为w/m2。
[0049] b)实际发电量（R):光伏电站中组件一天中将太阳能转换为交流输出的所有发电 量；
[0050] 2、用户需要在系统中配置的参数
[0051] a)电池组件转化率（η):不同类型的组件转换效率不同，分为单晶硅、多晶硅和 薄膜类型，需要在显示终端的配置页面对其进行配置；
[0052] b)光伏电站光伏板面积（S):辐照强度或者辐射量描述的均是平方米范围内的功 率或者能量，所以方阵面积会影响接收能量的多少；
[0053] c)电站计划清洗资金（P)
[0054] 系统进行后台分析计算时，会根据此值的设置不同，推送给用户不同的清洗计划。
[0055] 3、数据处理服务器需要计算的数据如下：
[0056] a)理论发电量（E):
[0057] E = DXSXq;
[0058] b)其中辐射量D的计算方式为：
[0060] 求和的首项取一天中采集器上送的第一个辐照值，末项取一天中采集器最后上送 的辐照值。N为采集到的所有采集点的个数。
[0061] D 的单位为 kWh/m2。
[0062] c)每日实际发电收益M1
[0063] 由实际发电量与电站单位上网电价相乘而来。
[0064] d)每日理论发电收益M2
[0065] 由理论发电量与电站单位上网电价相乘而来。
[0066] e)电站系统效率PR
[0067] PR = J/E ；
[0068] J为光伏电站上网电量；E为理论发电量。数据处理服