水上光伏分时段自动抽水清洁与冷却装置的制作方法

本发明涉及一种光伏组件清灰/除尘与冷却的设备，尤其涉及一种应用于水面漂浮光伏电站的光伏自动清洁冷却设备。

背景技术：

灰尘是影响光伏发电效率的主要环境不利因素，光伏电站组件表面的清洁维护是太阳能发电技术中关注的重要问题之一。长时间工作的光伏电站，受到灰尘带来的遮挡，热斑以及腐蚀效应等影响，存在组件使用寿命缩短，发电效率降低等问题。水上光伏电站作为新兴的光伏发电形式，相比于地面光伏，已经减少了灰尘对组件性能的不利影响，但仍需要进行定期的光伏面板清洗除尘。目前的浮式光伏电站基本上没有考虑光伏清洁装置，如果采用人工划船进行光伏电站清洁，增加了后期维护的难度。有必要依托水上光伏安装的环境优势，充分利用便利可得的清洁水资源，对光伏板进行自动清洗，以实现对水上光伏的便捷维护。太阳电池组件对温度十分敏感，光伏工作时具有较高的工作温度，灰尘在组建表面的积累会增大光伏组件的传热热阻，影响其散热。因此光伏工作时的高温也是另一个影响光伏发电效率的不利因素。

发明目的

本发明为了解决光伏难以清洗问题，本发明的目的在于提供一种简便易行的集供水清灰冷却一体的光伏自动清洁装置，对于安装在淡水水面上的光伏电站，可以就近取水，实现喷水清洗光伏板上灰尘的效果。

针对光伏的高温工作温度这一问题，本发明通过在光伏板下方铺设蛇形水道并在光伏工作时引水流经的设计，还可以对光伏板起到冷却的作用，提高整体工作效率。

为实现上述目的，本发明提出一种水上光伏自动清洗与冷却综合系统，本发明涉及一种水上光伏除尘与冷却装置，利用易得的水资源对光伏板进行自动清洗冷却，以实现对水上光伏的便捷维护，具体的：

一种水上光伏分时段自动抽水清洁与冷却装置，包括抽水系统、冷却系统、清洗系统；所述的冷却系统设置在光伏板的下方，所述的清洗系统设置在光伏板的上方，所述的抽水系统分别与冷却系统、清洗系统相连，白天时，抽水系统将水送入冷却系统对光伏板进行冷却，晚上时，抽水系统将水送入清洗系统对光伏板进行清洗。

进一步的，所述的冷却系统包括设置在光伏板下方的冷却管，所述的冷却管一端连接抽水系统，另一端开口，供水流出。

进一步的，所述的冷却管为蛇状结构。

进一步的，所述的抽水系统包括一个离心泵，所述的离心泵的进水端连接进水管，离心泵的出水端连接出水管，所述进水管延伸到水源中，且在进水管上设有单向阀；所述的出水管通过一个双向阀门连接喷水嘴和冷却管。

进一步的，所述的出水管的长度可调，以适应光伏板倾斜角度，保证出水口与光伏板表面保持同一高度。

进一步的，所述的喷水嘴的出水口高于光伏板，用于光伏板清洗时，喷水嘴将洗涤水以水雾的形式喷洒在光伏板上。

进一步的，所述的清洗系统包括一个电动机，所述的电动机通过一套传动系统驱动一个清洗器在光伏板上转动，实现清洗。

进一步的，所述的传动系统包括一个蜗杆，所述蜗杆由所述的电动机驱动其旋转，蜗杆与涡轮啮合形成减速机构，在蜗轮的中心设有一个输出短轴，在所述的短轴上安装主曲柄，涡轮的运动使主曲柄绕涡轮轴线整圈旋转；

主曲柄另一端通过连杆连接副曲柄，从而带动副曲柄绕支轴中心轴线进行旋转，支轴与光伏支架垂直且支轴下端固定在光伏支架上，副曲柄上方通过一个与其垂直的连轴固定分层交错连接着固定曲柄，固定曲柄保持与副曲柄同时同步旋转，固定曲柄另一侧固定有光伏清洗器。

进一步的，电动机固定在光伏板的支撑杆上，所述的副曲柄、连杆、主曲柄位于光伏板的下方，固定曲柄位于光伏板的上方，支轴位于光伏支架的一端。

进一步的，所述的电动机由控制器控制。

本发明的有益效果：

1.本发明可以通过设计的抽水系统就近取水，便捷维护，节省了清洗维护所需的能源和成本。

2.本发明的喷水以及清洗装置作为单独的系统可以实现快速方便拼装，简单的结构设计需要时在光伏支架上安装即可。

3.通过控制器及双向阀门控制电机工作从而控制清洗时间，一般设置在清晨或傍晚时对光伏组件进行清洗，不对光伏板遮挡，避免了人为阴影使光伏阵列发生热斑效应，影响光伏板的正常运行。在白天光伏板正常工作时，通过喷水嘴与喷嘴底座之间的双向阀使水流从位于底座上的蛇形水道出水口流出，起到冷却的作用。根据组件污染程度清洗周期，对于在水面运行的光伏电站，由于水面较为清洁，可以适当加长周期，一个月1-2次。

3.装置投资成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为水上光伏自动抽水清洁与冷却装置立体图；

图2为水上光伏自动抽水清洁与冷却装置主视图；

图3为水上光伏自动抽水清洁与冷却装置俯视图；

图4为冷却系统背面结构图；

图5为冷却系统正面结构图(去掉光伏板)；

图6为清洁系统俯视图；

图7为(无光伏板、支座)的一种水上光伏自动抽水清洁装置主视图；

图8为清洗系统细节结构图；

图中：1电动离心泵，2进水管，3单向阀，4出水管，5喷嘴支座6喷水嘴，7备用储水箱，8注水口，9蛇形水道，10双向阀门，11单片机，12电动机，13蜗杆，14涡轮，15短轴，16主曲柄，17连杆，18副曲柄，19支轴，20连接轴，21固定曲柄，22光伏清洗器，23竖直支柱，24光伏板，25光伏支座，26光伏支架，27支撑杆，28球形铰链，29立方体支座，30垫片，31水上浮筒。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、字样，仅表示与附图本身的上、下方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中灰尘是影响光伏发电效率的主要环境不利因素，光伏电站组件表面的清洁维护是太阳能发电技术中关注的重要问题之一。长时间工作的光伏电站，受到灰尘带来的遮挡，热斑以及腐蚀效应等影响，存在组件使用寿命缩短，发电效率降低等问题。水上光伏电站作为新兴的光伏发电形式，相比于地面光伏，已经减少了灰尘对组件性能的不利影响，但仍需要进行定期的光伏面板清洗除尘。目前的浮式光伏电站基本上没有考虑光伏清洁装置，如果采用人工划船进行光伏电站清洁，增加了后期维护的难度。有必要依托水上光伏安装的环境优势，充分利用便利可得的清洁水资源，对光伏板进行自动清洗，以实现对水上光伏的便捷维护。太阳电池组件对温度十分敏感，光伏工作时具有较高的工作温度，灰尘在组建表面的积累会增大光伏组件的传热热阻，影响其散热。因此光伏工作时的高温也是另一个影响光伏发电效率的不利因素。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种提供一种简便易行的集供水清灰冷却一体的光伏自动清洁装置，对于安装在淡水水面上的光伏电站，可以就近取水，实现喷水清洗光伏板上灰尘的效果。针对光伏的高温工作温度这一问题，本发明通过在光伏板下方铺设蛇形水道并在光伏工作时引水流经的设计，还可以对光伏板起到冷却的作用，提高整体工作效率。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，包括抽水系统、冷却系统、清洗系统；所述的冷却系统设置在光伏板的下方，所述的清洗系统设置在光伏板的上方，所述的抽水系统分别与冷却系统、清洗系统相连，白天时，抽水系统将水送入冷却系统对光伏板进行冷却，晚上时，抽水系统将水送入清洗系统对光伏板进行清洗。

进一步的，抽水系统包括一个水泵、进水管和出水管，进一步的优选的水泵采用一种微型电动离心泵1，进水管2一端与电动离心泵1进水口相连，另一端连接单向阀3后沿伸到湖水中或者根据实际需要伸入到备用储水箱7中。出水管4下端与电动离心泵1的出水口相连。

且进一步优选的实施例，出水管4可以设计成伸缩长度调节型的结构，以适应光伏板21倾斜角度，保证出水口与光伏板表面保持同一高度。

具体的抽水系统工作过程如下：

电动离心泵1起动后，电动离心泵1中旋转的叶轮带动泵里的水高速旋转，水作离心运动，向外甩出并被压入出水管4。水被甩出后，叶轮附近的压强减小，在转轴附近就形成一个低压区。这里的压强比大气压低得多，湖里的水就在大气压的作用下，冲开单向阀3从进水管2进入电动离心泵1泵内。冲进来的水在随叶轮高速旋转中又被甩出，并压入出水管4。

进一步的，在出水管4与注水口8、喷嘴6之间安装有双向阀门10，注水口8嵌入在喷嘴支座中，喷嘴放置于喷嘴支座上，喷嘴出水口处于光伏板稍上方。

冷却系统包括冷却管，优选的，冷却管的可以采用蛇形水道9的形式，蛇形水道9的一端连接注水口，另一端开口；白天时，冷却系统启动工作，通过电动离心泵1从储水箱7或者湖水中吸水，水从出水管4经双向阀门10从注水口8进入蛇形水道9，蛇形水道9进水水口与注水口8相连，蛇形水道铺设在在光伏板背板下方(图4、图5)，使水流经整个背板，在蛇形水道9末端流回湖中，起到冷却光伏板作用。

夜晚，通过电动离心泵1从储水箱7/或者湖水中吸水，流经出水管4经过双向阀门再经过喷嘴6将洗涤水以水雾的形式喷洒在光伏组件21上(图6、图7、图8)。

进一步，本发明中的控制器优选的采用单片机，通过单片机11,双向阀门10控制电机工作从而控制清洗时间，一般设置在清晨或傍晚接通喷水嘴6对光伏组件进行清洗，在昼间光伏板工作时接通注水口8进行冷却，进一步，优选的实施例，单片机11固定在光伏支架底部的支柱上，位于电动机12下方。

清洗系统包括电动机12，通过电动机12和减速蜗杆13涡轮14为清洗器提供动力，通过连杆机构使电动机带动清洗器22转动；具体的传动装置如下：

在电动机驱动涡杆13旋转，蜗杆13与涡轮14啮合形成减速机构，使电动机输出速度减小。在涡轮中心有一输出短轴15，输出短轴15上安装主曲柄16，涡轮14的运动使主曲柄绕涡轮13轴线整圈旋转。连杆结构组成配置图以及和光伏板、光伏支架的相对层次、交错位置见图6、7、8。

主曲柄16另一端与连杆17相连，连杆17又连接着副曲柄18一侧从而带动副曲柄绕支轴19中心的副轴线进行旋转，支轴19下端固定在光伏支架26上，支轴19上端上方卡套着副曲柄18，既支撑着副曲柄，又可以实现副曲柄18绕支轴19自由旋转。副曲柄18上方通过连轴20固定分层交错连接着固定曲柄21，固定曲柄21保持与副曲柄18同时同步旋转，固定曲柄21另一侧通过螺丝固定有光伏清洗器22。因此，副曲柄18旋转的同时带动光伏清洗器22往复摆动，实现对光伏板的清洗。

本发明通过控制器及双向阀门控制电机工作从而控制清洗时间，一般设置在清晨或傍晚时对光伏组件进行清洗，不对光伏板遮挡，避免了人为阴影使光伏阵列发生热斑效应，影响光伏板的正常运行。在白天光伏板正常工作时，通过喷水嘴与喷嘴底座之间的双向阀使水流从位于底座上的蛇形水道出水口流出，起到冷却的作用。根据组件污染程度清洗周期，对于在水面运行的光伏电站，由于水面较为清洁，可以适当加长周期，一个月1-2次。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。