一种光伏组件清洗周期的预测方法与流程

本发明涉及光伏清洁领域，涉及一种光伏组件清洗周期检测方法，优选地涉及一种基于光伏组件清洗周期预测的光伏清洁系统，尤其涉及一种光伏组件清洗周期的预测方法。

背景技术：

1、光伏组件是将太阳能转化为电能的装置，其通常在阳光较为充足的地区使用以产生人类生产生活所需的电能。目前光伏组件已经经过一段时间的发展，逐步构建为具有光伏板矩阵、汇流器、变压器、电网管理设备等设备的组合装置。为获取较长的日照时间，光伏组件通常被设置在较为开阔没有遮挡的区域，例如地势平坦的空地或者房屋的顶端，为避免长期阴天或者降水的影响，光伏组件通常会选择在较为干燥的且多晴天的地区部署，然而这些地段由于降水较少容易产生较大量的灰尘，灰尘落在光伏板上形成团聚或者区域性脏斑使得光线无法顺利抵达光伏板的感光区域，从而造成了实际的光伏发电效率降低。因此，需要对光伏组件进行一定的清洁以使得其光伏发电效率维持在一个合理的相对较高的数值上。

2、目前对于光伏组件的清洁，由于光伏组件一般占地面积较大、光伏板数量众多，且一般光伏部署位置人员难以长期驻扎或者到达，对于光伏的清洁，不同于其他领域中对设备的高频率清洁，通常是隔一段时间进行一次清洗工作。现有技术通常每隔一段时间执行一次对光伏板的清洁工作，间隔时间一般是固定时间(例如一周、一个月等)，也可能由负责清洁管理的人员经验自己预估清洁周期，且在清洁时，多由人工到现场巡检存在灰尘的部位并进行擦洗工作。但是这种定周期清洁的方案具有如下缺点，一是灰尘量无法准确把控，现场环境多变，随着日期和天气等条件的影响，光伏板的积灰量不可能固定，从而导致某些情况下，光伏板将不得不在下一次清洁到来时以相对很低的发电效率工作，二是对光伏板的清洁也存在较大的清洁成本，为平衡发电成本、发电效益以及清洁成本等支出与收益，固定周期清洁已经不满足调控总体成本的要求，容易造成维护运营成本上升，导致运营方出现额外亏损。因此需要优化光伏组件的清洁周期配置方案，以最大程度保证光伏的发电效率、运营收益。

3、cn115441828a公开了智能光伏板清洗装置，涉及光伏板清洗领域，智能光伏板清洗装置，包括支撑座、活动箱，所述支撑座的外壁开设有活动槽，所述活动箱通过活动槽安装在支撑座的外部，所述活动箱的一端连接有清理箱，设置在活动箱内部的传动机构；所述传动机构包括有安装在活动箱内部的第一驱动电机与蓄电池。

4、cn115412023a公开了一种具有自清洁功能的太阳能板清洗装置，每当操作者用手持杆上的清洗组件对太阳能板的一块区域进行清洗后，清洗组件在清洗水槽内上下往复移动实现自清洁，避免清洗组件不及时清洗会对太阳能板造成二次污染，通过转动调节杆，实现清洗组件与手持杆的分离和安装，清洗组件在清洗水槽内上下往复移动实现自清洁和复位，避免拆卸安装的繁琐步骤，操作方便省力，清洗水槽上方设有限位套，手持杆一端设于限位套内，帮助操作者在清洗太阳能板时限位，避免人工把持手持杆时歪斜，重复清洗，提高效率，节省体力。

5、cn115213149a涉及光伏组件清洗装置技术领域，公开了一种手持式光伏组件清洗装置，该手持式光伏组件清洗装置设置有水压驱动装置，当使用时需要打开进水口处阀门，外界水压会通过水箱、软管以及安装架从而抵达外罩内部，此时由于外界水压的冲击力荆棘齿轮会被推动产生旋转，当荆棘齿轮旋转时会同时带动清扫轮产生旋转，同时水流会在到达外罩底部时通过其底端的排水口流出，从而使得水流能够通过管道以及清扫轮内转块内部的通孔进入清扫轮内部，同时由于清扫轮处于不断旋转的状态，因此清扫轮内部的水流会由于离心力从而可以从排水孔内部流出，从而实现清扫时的自动喷水效果。

6、上述技术方案给出了针对光伏板清洁的设备或方法，然而现有技术没有认识到的是，针对相对大面积的光伏发电场站，其清洗是需要花费较大的成本的，一次清洁成本从数千元到数万元甚至数十万元不等，且光伏板在存在脏污时，并不是直接不能发电，而仅是发电效率降低，在常规情况下，仍然能够使用。所以，如何平衡光伏组件发电效率降低的减量以及由此产生的成本(包括产量降低的减量和清洗成本)，从而能够获取到最佳的清洁周期间隔是需要解决的问题之一。

7、此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

1、针对相对大面积的光伏发电场站，其清洗是需要花费较大的成本的，一次清洁成本从数千元到数万元甚至数十万元不等，且光伏板在存在脏污时，并不是直接不能发电，而仅是发电效率降低，在常规情况下，仍然能够使用。所以，如何平衡光伏组件发电效率降低的减量以及由此产生的成本(包括产量降低的减量和清洗成本)，从而能够获取到最佳的清洁周期间隔是需要解决的问题之一。

2、针对现有技术所提出的至少一部分不足之处，本技术提供了一种光伏组件清洗周期的预测方法，其特征在于，包含以下步骤：

3、s1：确定光伏组件发电效率降低率；

4、s2：根据光伏组件发电效率降低率、清洗一次的成本、光伏电价、光伏年满发小时数确定经济损失；

5、s3：根据经济损失确定最优清洗周期x。

6、优选地，步骤s1中，基于下述方式确定光伏组件发电效率降低率：

7、组件清洗后第x周发电效率模型公式：

8、

9、优选地，η(x)为组件清洗后第x周发电效率；p为全站组件实际功率；pe为组件额定容量功率；α为组件温度系数；e为实际辐照强度；estc为标准辐照强度；t为组件运行温度；tstc为标准温度。

10、优选地，所述全站组件实际功率是由功率测试装置对目标光伏厂区具有代表性的区域组件功率进行测试，再进行计算获得的。

11、优选地，在不具备功率测量条件的情况下，所述全站组件实际功率由光伏发电产区监控后台统计获得。

12、优选地，辐照度、温度参数由距离光伏发电场区最近的气象站获取。

13、优选地，步骤s2中，基于下述方式确定清洗间隔中经济损失模型：

14、

15、优选地，f(x)表示组件第x周清洗之前累积的经济损失；a为组件清洗一次的人工成本；x为组件清洗周期；f为统计频率；m为组件年度可利用小时数；pe为组件额定容量功率；b为上网电价；η(x)为组件清洗后第x周发电效率。

16、优选地，步骤s3中，迭代计算x为1、2、3、n(n为自然数)的所有经济损失数据，并将其中经济损失最少的x选出，该x即为该光伏组件最佳清洗周期。

17、一种光伏组件清洗周期的预测方法，其利用上述内容的方法，包括以下步骤：

18、测量光伏组件所处位置的天气情况，基于天气将清洁周期计算模式分段且分类；

19、按照分类分别给予对应类型时间段内的清洗周期计算的修正量；

20、基于对天气情况的实时测定或者基于对预定时长内的天气情况的预测数据，输出修正后的最佳清洗周期。

21、本方案能够实现基于电站的各项工作参数(本方案准确地选取了辐照度、实际发电功率、温度系数等参考参数)精准预测发电效率随着时间的推移情况，并且考虑了清洁成本、发电收益以及电损耗等参数，精确模拟经济损失随着时间推移的变化曲线，能够方便地针对每个光伏电站进行准确预测，在保证电站经济收益总体可控的情况下，提升光伏组件的清洁效率，保证光伏电站能够在经济最适应的情况下保持较高的发电效率。

22、本方案通过对光伏组件清洗的经济性研究，最终能实现运维人员可以通过简易工具或设备测算出数据分析所需的实测值，在带入构建出的组件清洗计算模型与数据分析表后，能够精准得到自己电站组件清洗的最优时间节点，且该时间节点下清洗光伏组件收益率最高，经济效益最优。

23、优选地，当清洁周期计算模式处于雨雪模式时，光伏组件至少在两个阶段调整其相对水平面的倾角，并以雨雪模式特征修正量矫正光伏组件发电效率计算过程。

24、光伏板的运动实际上与其受光面上的污物或者阴影存在联系，且光伏板运动时，周遭的环境影响也与运动本身发生相互作用，从而导致部分光伏板的发电效率显著低于周围的其他部分，原因在于在移动过程中出现了额外的积灰或者阴影，从而导致部分光伏板发电效率下降，从而使得对于灰尘的估计存在偏差。基于此本方案能够在确定天气情况时，通过主动调整部分光伏组件的状态而显著优化该光伏组件的清洁周期，目的在于尽可能利用或减少环境影响，对部分光伏组件进行清洁。在雨雪模式时，基于水对灰尘的冲刷效果，本方案实际在智能选择牺牲部分光伏组件发电效率的基础上，显著提升光伏组件的清洁程度，从而显著延长原始计算中的清洁周期，在经过该项调整之后，预估的清洁周期得以被延长，这显著有利于节省清洁成本。

25、优选地，当清洁周期计算模式处于阴天模式时，基于发电量将光伏组件进行分类，并至少分为发电量相对较高的第一部分光伏组件和发电量相对较低的光伏组件，其中，第一部分光伏组件按照第一调节的方式跟踪太阳位置，第二部分光伏组件被控制改变倾角，并以第二调节的方式进行调节动作，并将第一部分光伏组件清洁周期与第二部分光伏组件清洁周期计算数据分开计算。

26、阴天存在一定的光照，光伏组件可以产生一定的电量，然而，本方案考虑到阴天灰尘容易随着水溶胶沉积，导致光伏板污染程度显著增加，因此将光伏组件自动划分为两个部分，并且以改变倾角的方式降低部分光伏组件的积灰概率，显著有利于保证光伏组件脏污程度的一致性，保证在后续执行清洁时，能够一次性清洁相对较多的光伏组件，节省清洁成本。

27、优选地，第一调节方式为精确跟踪，第二调节方式为粗略跟踪，其基于第一跟踪所采集的部分数据，并将其简化为太阳的大致方位，且仅调整相应光伏组件的水平转向朝向太阳大致方位移动，而不改变其倾角。

28、进一步地，本方案结合光伏组件的光追踪模式，在划分光伏组件的基础上，基于精度追踪和粗略追踪的差异，在考量部分光伏组件脏污程度的基础上，选择部分光伏组件以粗略跟踪的方式参与发电，这样既保证在该情况下最佳的产电效果，也大量地避免了光伏组件积灰，获得显著的收益。