一种光伏组件灰尘检测方法及系统与流程

本发明涉及光伏组件灰尘检测技术领域，特别涉及一种光伏组件灰尘检测方法及系统。

背景技术：

为了评估灰尘对光伏组件发电量的影响，当前通常采用参考组件法，即，将待评估组件与清洗干净的参考组件进行电参数对比，通过两者之间的差异进行灰尘积聚程度的判定。

现有技术中通常会将参考组件使用防尘罩保护起来，需要测试时打开防尘罩进行对比测试，测试后再重新用防尘罩保护起来；或者，采用两组额外配备的小组件作为灰尘检测系统，其中一组通过清洗装置定期进行自动清洗，另一组与正常光伏系统倾角一致、不做清洗，对比两组电参数的差异来判定灰尘积聚程度。

然而，上述两种方式，需要额外增加保护罩或者清洗装置以维持参考组件上无灰尘，增加了系统的检测成本。

技术实现要素：

本发明提供一种光伏组件灰尘检测方法及系统，以解决现有技术中因需要额外增加保护罩或者清洗装置而导致检测成本高的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种光伏组件灰尘检测方法，应用于光伏组件灰尘检测系统，所述光伏组件灰尘检测系统包括：测试组件、电参数提取装置及检测装置，所述测试组件为双面光伏组件；所述光伏组件灰尘检测方法包括：

s101、所述检测装置下发测试指令；

s102、所述电参数提取装置根据所述测试指令，提取并输出所述测试组件的正面电参数和背面电参数；

s103、所述检测装置根据预设关系表获取与所述背面电参数相对应的正面无灰尘电参数，比较所述正面电参数与所述正面无灰尘电参数，并在所述正面电参数与所述正面无灰尘电参数之间的关系满足预设清洗条件时，生成并输出组件清洗指令。

优选的，步骤s102包括：

s201、所述电参数提取装置根据所述测试指令，在所述测试组件的背面组件处于发电状态的情况下，提取所述测试组件总参数的第一检测值；

s202、所述电参数提取装置在所述测试组件的背面组件处于不发电状态的情况下，提取所述测试组件总参数的第二检测值；

s203、所述电参数提取装置计算得到所述第一检测值与所述第二检测值之间的差值；

s204、所述电参数提取装置将所述第一检测值与所述第二检测值之间的差值作为所述背面电参数输出，并将所述第二检测值作为所述正面电参数输出。

优选的，执行步骤s102时，在执行步骤s201之后，还包括：

s211、判断所述第一检测值是否大于等于预设电参数；

若所述第一检测值大于等于所述预设电参数，则执行步骤s202；

若所述第一检测值小于所述预设电参数，则重新执行步骤s201。

优选的，执行步骤s102时，在执行步骤s203之后，还包括：

s212、所述电参数提取装置在所述测试组件的背面组件处于发电状态的情况下，提取所述测试组件总参数的第三检测值；

s213、所述电参数提取装置计算得到所述第三检测值与所述第一检测值之间的差值；

s214、所述电参数提取装置判断所述第三检测值与所述第一检测值之间的差值是否小于等于稳定阈值；

若所述第三检测值与所述第一检测值之间的差值小于等于所述稳定阈值，则执行步骤s204；

若所述第三检测值与所述第一检测值之间的差值大于所述稳定阈值，则重新执行步骤s201。

优选的，所述测试组件总参数为：所述测试组件的最大功率、短路电流、填充因子以及最大功率点电流中的任意一种。

优选的，步骤s103包括：

s301、所述检测装置根据所述预设关系表，获取与所述背面电参数相对应的标准值；所述标准值为针对所述测试组件预先设置的，同一时刻背面电参数与正面无灰尘电参数之间的比值；

s302、所述检测装置根据所述背面电参数以及所述标准值，计算得到所述正面无灰尘电参数；

s303、所述检测装置计算得到所述正面电参数与所述正面无灰尘电参数之间的比值；

s304、所述检测装置判断所述正面电参数与所述正面无灰尘电参数之间的比值是否小于等于预设比值；

若所述正面电参数与所述正面无灰尘电参数之间的比值小于等于所述预设比值，则执行步骤s305；

s305、所述检测装置判定所述正面电参数与所述正面无灰尘电参数之间的关系满足所述预设清洗条件，生成并输出组件清洗指令。

一种光伏组件灰尘检测系统，包括：测试组件、电参数提取装置及检测装置，所述测试组件为双面光伏组件；

所述光伏组件灰尘检测系统用于执行如上述任一所述的光伏组件灰尘检测方法。

优选的，所述电参数提取装置为与所述测试组件相连的优化器。

优选的，所述优化器通过自身的输出端正负极串联连接于相应的光伏子串中；

所述优化器在未接收到测试指令时，用于调节所述测试组件的输出电流，使所述测试组件的输出电流与所述光伏子串的电流一致；并在接收到所述测试指令时控制所述测试组件被旁路。

优选的，还包括：分别与所述优化器相连的电源装置及数据传输装置，使所述测试组件独立于光伏子串运行。

优选的，所述测试组件的背面组件为透光率可调的光伏组件；

所述优化器还用于调节所述背面组件的透光率，使所述背面组件处于发电状态或者不发电状态。

优选的，所述检测装置为：依次通过数据采集器和逆变器，与所述电参数提取装置通讯连接的终端。

本发明提供的光伏组件灰尘检测方法，采用双面光伏组件作为测试组件，利用双面光伏组件正面易积灰、背面无积灰的特点，在检测装置下发测试指令后，通过电参数提取装置提取并输出该测试组件的正面电参数和背面电参数，然后由检测装置根据预设关系表获取与背面电参数相对应的正面无灰尘电参数，比较正面电参数与正面无灰尘电参数，并在两者之间的关系满足预设清洗条件时，生成并输出组件清洗指令。本发明无需额外增加保护罩或者清洗装置，即可实现对于光伏组件积灰程度的检测，相比现有技术降低了系统的检测成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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是本发明实施例提供的光伏组件灰尘检测方法的流程图；

图2和图3是本发明另一实施例提供的光伏组件灰尘检测方法的两个具体流程图；

图4是本发明另一实施例提供的光伏组件灰尘检测系统的结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的光伏组件灰尘检测系统的具体结构示意图；

图6是本发明另一实施例提供的测试组件背面组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明提供一种光伏组件灰尘检测方法，以解决现有技术中因需要额外增加保护罩或者清洗装置而导致检测成本高的问题。

该光伏组件灰尘检测方法应用于光伏组件灰尘检测系统，而该光伏组件灰尘检测系统包括：测试组件、电参数提取装置及检测装置，且该测试组件为双面光伏组件、具备双面发电特征。

请参见图1，该光伏组件灰尘检测方法包括：

s101、检测装置下发测试指令；

实际应用中，该检测装置可以通过适当的方式实现与电参数提取装置之间的通讯，进而实现该测试指令的下发。具体的通讯方式此处不做限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

并且，该检测装置可以根据其实际应用情况，按照预设的周期下发该测试指令，或者，也可以在接收到人工触发之后进行该测试指令的下发；此处也不做限定，可以根据实际情况进行设置。

s102、电参数提取装置根据测试指令，提取并输出测试组件的正面电参数和背面电参数；

鉴于双面光伏组件具有正面易积灰、背面无积灰的特点，可以将该测试组件的背面电参数作为参考数据，用来评价测试组件整体在相同外部条件下，其当前得到的正面电参数与正面无积灰时是否发生变化；因此，需要利用电参数提取装置来实现对于测试组件的正面电参数和背面电参数的提取和输出。

对于测试组件的正面电参数和背面电参数的提取过程，可以是分别使一面组件不发电、检测另一面组件的电参数，也可以是分别检测两面组件发电时总的电参数、一面组件不发电时另一面组件的电参数，再相减得到上次不发电组件的电参数；对于使组件发电或者不发电的控制手段，可以是通过遮挡，也可以是通过调节组件表面玻璃的透光率；对于两面组件电参数的提取方式以及组件是否发电的控制方式，此处均不做具体限定，视其应用环境而定，能够实现两面电参数分离的方案均在本申请的保护范围内。

s103、检测装置根据预设关系表获取与背面电参数相对应的正面无灰尘电参数，比较正面电参数与正面无灰尘电参数，并在正面电参数与正面无灰尘电参数之间的关系满足预设清洗条件时，生成并输出组件清洗指令。

在测试组件的正面无灰尘的状态下，比如，在安装该测试组件时，或者，在某次清洗或降雨后，对该测试组件在各种外部条件下的各组正面电参数和背面电参数进行采集和记录；由于正面无灰尘，所以此时采集和记录得到的正面电参数即为正面无灰尘电参数；然后该检测装置即可将各组正面无灰尘电参数和背面电参数之间的关系制成预设关系表。该预设关系表可以是表明正面无灰尘电参数和背面电参数之间直接关系的关系表，也可以是表明两者之间间接关系的关系表，只要该检测装置通过查此关系表能够获取与当前背面电参数相对应的正面无灰尘电参数即可，均在本申请的保护范围内。

由于查表得到的正面无灰尘电参数为相同外部条件下正面无灰尘时的电参数，所以将其与步骤s102中提取得到的正面电参数进行比较，即可得到当前测试组件的正面积灰程度是否达到预设清洗条件，若达到该预设清洗条件则需要生成并输出该组件清洗指令，控制相应的清洗设备实现对于同一区域内的全部光伏组件的清洗。

将该正面电参数与查表得到的正面无灰尘电参数进行比较，以判断是否满足预设清洗条件时，可以通过比较、判断两者之间差值是否超过某个限值来实现，也可以通过比较、判断两者之间的比值是否大于或小于某个限值来实现；比如，若两者之间的差值大于某个限值，或者，正面电参数除以正面无灰尘电参数得到的比值小于某个限值，又或者，正面无灰尘电参数除以正面电参数得到的比值大于某个限值，都可以表征同一区域内的光伏组件当前的积灰程度较为严重、需要清洗，进而判定正面电参数与正面无灰尘电参数之间的关系满足该预设清洗条件。

综上，本实施例提供的该光伏组件灰尘检测方法，采用双面光伏组件作为测试组件，利用双面光伏组件正面易积灰、背面无积灰的特点，通过上述原理，无需额外增加保护罩或者清洗装置，即可实现对于光伏组件积灰程度的检测，相比现有技术降低了系统的检测成本。并且，本实施例也无需灰尘传感器，或者，辐照度及温度传感器及与之配套检测系统，保证了低成本实现灰尘检测。另外，本实施例中仅通过一块测试组件即可实现检测，能够避免现有技术中采用两块组件进行对比时由于组件差异而导致的误差大的问题，以及，对比组件上存在鸟粪或者树叶遮挡时所导致的检测误差大的问题，相比现有技术提高了检测精度。

值得说明的是，实际应用中，检测装置可以是依次通过数据采集器和逆变器，与电参数提取装置通讯连接的终端；此时，该电参数提取装置可以是优化器，具备组件电参数提取功能，以及，将该测试组件与其他正常光伏组件串联连接并对测试组件的输出电参数进行优化调节的功能，能够使该测试组件实现与串联组件之间的电流匹配，进而使该测试组件能够正常发电；或者，该测试组件也可以是小组件、不与光伏电站的子串串联而独立运行，再相应配置有其他电源装置及数据传输装置来实现检测即可；此处不做限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本发明另一实施例还提供了一种具体的光伏组件灰尘检测方法，在上述实施例及图1的基础之上，优选的，如图2所示，其步骤s102包括：

s201、电参数提取装置根据测试指令，在测试组件的背面组件处于发电状态的情况下，提取测试组件总参数的第一检测值。

可选的，该测试组件总参数为：测试组件的最大功率、短路电流、填充因子以及最大功率点电流中的任意一种。且控制背面组件是否处于发电状态的方式，可以视其具体应用环境选择遮挡或者调节表面玻璃透光率。本实施例以电参数提取装置为优化器，且优化器具备调节背面组件表面玻璃透光率的功能，并且提取的是测试组件的短路电流为例进行说明：

优化器在接收到测试指令之后，控制测试组件背面组件的表面玻璃透光率为100％，使其背面组件处于发电状态；然后提取测试组件的第一短路电流isc01，其代表测试组件正面短路电流分量与背面短路电流分量之和，也就是总短路电流(即该测试组件总参数的第一检测值)。

s211、判断第一检测值是否大于等于预设电参数。

为提高检测的准确度，希望在辐照度高也就是短路电流高的时候进行测试，因此需要执行第一短路电流isc01与预设电参数a之间的比较，判定当前情况是否满足测试条件。如果isc01≥a，则说明当前情况满足测试条件，执行步骤s202、进行下一步电参数提取；如果isc01＜a时，则说明当前情况不满足测试条件，应当返回上一步，即重新执行步骤s201，继续执行短路电流的提取。

其中预设电参数a的取值可以是测试组件在stc(standardtestcondition,标准测试条件)下进行测试时的短路电流的一半，可以限定测试期间太阳辐照度大于500w/m²。比如，对于stc下短路电流为10的组件，a值取5。

s202、电参数提取装置在测试组件的背面组件处于不发电状态的情况下，提取测试组件总参数的第二检测值。

优化器通过电压调节控制测试组件背面组件的表面玻璃透光率为0％、使背面组件处于不发电的状态；然后在此透光率下提取测试组件的第二短路电流isc02，其代表测试组件背面短路电流分量为0时的正面短路电流分量(也即该测试组件总参数的第二检测值)。

s203、电参数提取装置计算得到第一检测值与第二检测值之间的差值。

根据第一短路电流isc01和第二短路电流isc02各自所代表的电流分量，通过组件正面和背面短路电流分量总和isc01减去正面短路电流分量isc02，可以计算出测试组件的背面短路电流分量i1＝isc01-isc02，也即第一检测值与第二检测值之间的差值。

s212、电参数提取装置在测试组件的背面组件处于发电状态的情况下，提取测试组件总参数的第三检测值。

为验证测试过程中辐照度的稳定性，此处再次测试一下步骤s201中条件下的总短路电流，记为第三短路电流isc03(也即测试组件总参数的第三检测值)。此时需要优化器通过电压调节控制测试组件背面组件的表面玻璃透光率为100％，并在此透光率下提取第三短路电流isc03，其代表测试组件正面短路电流分量与背面短路电流分量之和，也就是总短路电流。

为了减少辐照度变化对测试参数的影响，上面三次不同时刻的电参数提取过程，其提取的总时间应当尽量短，具体可以视其应用环境而定。

s213、电参数提取装置计算得到第三检测值与第一检测值之间的差值。

计算出前后两次测试得到的总短路电流的差值δi＝isc01-isc03，也即第三检测值与第一检测值之间的差值。

s214、电参数提取装置判断第三检测值与第一检测值之间的差值是否小于等于稳定阈值；

通过比较δi与稳定阈值ε1来判断测试期间的辐照度变化情况，判定辐照度是否稳定。当δi≤ε1时，说明辐照度稳定，可以执行步骤s204、进行下一步操作；而当δi＞ε1时，说明辐照度发生变化，需重新执行步骤s201，即返回继续执行第一短路电流isc01的提取中。其中，稳定阈值ε1为辐照度稳定性判断的阈值，可以设定为0.02。

s204、电参数提取装置将第一检测值与第二检测值之间的差值作为背面电参数输出，并将第二检测值作为正面电参数输出。

也就是说，在经历过上述各个步骤之后，优化器将会以该背面短路电流分量i1作为背面电参数，并以第二短路电流isc02作为正面电参数，然后输出至该检测装置。

而对于检测装置所涉及的各个步骤，在上述实施例及图1和图2的基础之上，优选的，如图3所示，其步骤s103包括：

s301、检测装置根据预设关系表，获取与背面电参数相对应的标准值；

以检测装置是依次通过数据采集器和逆变器，与电参数提取装置通讯连接的终端为例进行说明：终端从数据库中查找与背面短路电流分量i1(即背面电参数)对应的标准值kb，标准值kb是针对测试组件预先设置的、同一时刻背面电参数与正面无灰尘电参数之间的比值，该正面无灰尘电参数是指正面组件在无灰尘状态下的电参数；本实施例中的kb代表组件背面短路电流分量与无灰尘状态下正面短路电流分量的比值。

s302、检测装置根据背面电参数以及标准值，计算得到正面无灰尘电参数；

本实施例中具体是计算此种测试条件下正面无灰尘积累时的正面短路电流分量i3＝i1/kb。其中终端数据库中存储有各种条件下的i3与kb之间对应的预设关系表，而该预设关系表中预存的各组数据，可以是在首次安装测试组件后正面清洁无灰尘状态下测试获得，也可以在某一次降雨或者清洗后正面清洁无灰尘状态下测试获得；对于该预设关系表中预存的各组数据的测试程序，可以参见上述电参数提取流程，此处不再赘述。

s303、检测装置计算得到正面电参数与正面无灰尘电参数之间的比值；

本实施例中具体是计算灰尘对正面短路电流分量影响的比值l＝isc02/i3,其含义是正面有积灰时测试得到的正面短路电流分量与正面无灰尘时的正面短路电流之间的比值，其中正面无灰尘时的正面短路电流是通过步骤s302根据背面短路电流分量i1转换而来。

s304、检测装置判断正面电参数与正面无灰尘电参数之间的比值是否小于等于预设比值；

本实施例中具体是判断比值l是否小于等于预设比值ε2；当l≤ε2时，说明积灰对正面组件的发电量影响超过设定阈值，需要通过步骤s305执行组件除尘清洁操作；当l＞ε2时，说明积灰对发电量的影响未超过设定阈值，应当返回起始测试点，等待下一次检测触发点。其中的预设比值ε2为用户设定的灰尘对发电量影响的阈值，如可以设定为92％。

s305、检测装置判定正面电参数与正面无灰尘电参数之间的关系满足预设清洗条件，生成并输出组件清洗指令。

实际应用中，可以通过该组件清洗指令控制相应的清洗设备实现对于同一区域内的全部光伏组件的清洗。为了提高大型电站不同区域灰尘检测的准确性，可在不同区域灵活选择串联一块测试组件，提高检测精度，进而更好更细致的指导后续的组件清洗工作。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明另一实施例还提供了一种光伏组件灰尘检测系统，如图4所示，包括：测试组件101、电参数提取装置102及检测装置103；其中，测试组件101与电参数提取装置102之间为电连接，电参数提取装置102与检测装置103之间通讯连接。

并且，测试组件101为双面光伏组件，具备双面发电特征。

在该测试组件101上接入的电参数提取装置102，可以是相应电参数的传感器或检测电路，也可以是具备电参数提取功能的优化器。此处不做限定，视其应用环境而定，能够实现电参数提取即可，均在本申请的保护范围内。

该检测装置103可以是任意能够与电参数提取装置102实现通讯，并对电参数提取装置102上传的数据进行分析和处理的装置，比如远程维护终端或者本地维护终端；此处也不做限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

该光伏组件灰尘检测系统能够执行如上述任一实施例所述的光伏组件灰尘检测方法，该方法的具体执行过程及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

如图5所示，作为本发明的一个优选示例：

对于电参数提取装置102而言，以优化器作为该电参数提取装置102时，该优化器可以进一步具备将该测试组件与其他正常光伏组件串联连接并对测试组件的输出电参数进行优化调节的功能，能够使该测试组件实现与串联组件之间的电流匹配，进而使该测试组件能够正常发电。此时，优化器通过自身的输出端正负极串联连接于相应的光伏子串中；而优化器在未接收到测试指令时，用于调节测试组件101的输出电流，使测试组件101的输出电流与光伏子串的电流一致；并在接收到测试指令时控制测试组件101被旁路，以执行相应的电参数提取操作。或者，实际应用中，该电参数提取装置102也可以采用配备有相应电参数传感器的dc/dc变换电路来实现，使该测试组件101所发电能能够被正常利用。

图5中的常规组件104，是光伏电站同一领域内与该测试组件101串联的正常标配组件，其使用常规的接线盒105，测试组件101上的优化器通过导线与常规组件104串联构成一个光伏子串。逆变器106用于实现直流交流变换，并通过plc(programmablelogiccontroller,可编程逻辑控制器)或者无线通讯，与电参数提取装置102进行数据传输通讯。

除上述内容以外，实际应用中，该测试组件101也可以是小组件、不与光伏电站的子串串联而独立运行，此时，还需要相应配置有其他电源装置及数据传输装置来实现检测。可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

如图5所示，该检测装置103为：依次通过数据采集器和逆变器106，与电参数提取装置102通讯连接的终端。

另外，对于测试组件101而言，为了实现对于测试组件101不同状态下的电参数提取，需要首先使测试组件101的至少一面组件实现不同的发电状态，比如通过遮挡或者调节表面玻璃透光率使其背面组件分别处于发电状态和不发电状态。若通过调节表面玻璃透光率来实现上述控制，可以采用透光率可调的光伏组件作为该测试组件101的背面组件，并且，将优化器设置为还能够调节测试组件101背面组件的表面玻璃透光率，以使该背面组件处于发电状态或者不发电状态。

对于该测试组件101的背面组件，图6所示为一种具体的结构示意图，其中，201为前板钢化玻璃，202和204均为采用eva(polyethylenevinylacetate,聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)实现的封装胶膜，203为电池片，205为电致变色玻璃，即其表面玻璃。电致变色玻璃205是在浮法玻璃表面进行功能层蒸镀实现透光率调节，如蒸镀氧化铟锡导电膜、氧化钒电致变色膜，以及其他功能膜材，实现透光率在0-100％之间可调。电参数提取过程中，可以通过将电致变色玻璃205调节为最大透光率，比如100％，来使背面组件处于发电状态，并通过将电致变色玻璃205调节为最小透光率，比如0％，来使背面组件处于不发电状态。

因此，图5所示的光伏组件灰尘检测系统中，首先由终端通过下发测试指令给电参数提取装置102；电参数提取装置102通过电压调节控制测试组件101背面组件的表面玻璃透光率为某一个定值，并在此透光率维持期间执行电参数提取，再通过plc或无线通讯将数据传输回终端；然后由终端实现对于数据的分析与处理。

采用该光伏组件灰尘检测方法的光伏组件灰尘检测系统，可直接在光伏电站上使用，已安装的系统可通过更换一块测试组件实现检测，新系统则可直接串联一块测试组件即可，操作简单、成本低、检测精度高。

其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。