光伏路面控制系统的制作方法

本实用新型涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏路面控制系统。

背景技术：

对于光伏电站而言，积雪会造成对太阳光的遮挡，进而影响光伏组件发电。对于斜单轴光伏电站而言，当光伏组件上仅有下半部分存在积雪时，还会造成热斑效应、被遮挡部分无法发电、甚至整个组件均无法发电等现象。因此，需要定期对积雪进行清除。

对于传统光伏电站而言，一般采用人工机械除雪方式，对于大型光伏电站来说，除雪工作量非常大，费时费力，且除雪工作无法实时进行。其它机械式除雪方式，还包括采用机器人手段等。

另外一种是采用热能量转化方式，通过在光伏组件附近，如背板铺设电加热丝等手段，在检测到组件有积雪时，采用电阻丝加热方式进行除雪。

对于目前发展的光伏道路来说，除雪方式还包括其它传统道路除雪方式，如撒布溶雪剂等。

一般采用人工或机器人等机械除雪方式，除雪工作量非常大，费时费力，且除雪工作无法实时进行，且容易对光伏组件表面造成损伤。

电阻丝加热的除雪方式，需要在每个光伏组件附近铺装加热电缆，对于已有光伏电站来说，改造工作量非常大，对于新建光伏电站来说，也存在安装不方便，成本较大等缺点。

对于光伏道路的传统道路除雪方式，如撒布溶雪剂。融雪剂除雪技术的缺陷是融雪剂中的有害物质易对道路材料、光伏组件材料、机动车辆等造成腐蚀，进而影响最终路面的使用性能。

技术实现要素：

为了解决上述传统方法融冰雪耗时费力无实时性以及铺设加热电缆的复杂度高、温度不均匀的技术问题，本实用新型提供了一种光伏路面控制系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种光伏路面控制系统，所述控制系统包括：

光伏方阵，由多个光伏组件串联或并联而成，用于将太阳能转化为电能以及发热；

检测装置，与所述光伏方阵电连接，用于检测路面信号；

储供电装置，与所述光伏方阵电连接，用于将所述光伏方阵转化的电能并网至市电进行储电或为所述光伏方阵供电使其发热；

控制装置，分别与所述检测装置和所述储供电装置电连接，用于根据所述检测装置检测的路面信号，控制所述储供电装置的工作状态。

本实用新型通过设置光伏方阵、检测装置、储供电装置和控制装置形成光伏路面控制系统，其中光伏方阵，用于将太阳能转化为电能以及发热；检测装置，与光伏方阵电连接，用于检测路面信号；储供电装置，与光伏方阵电连接，用于将光伏方阵转化的电能并网至市电进行储电或为光伏方阵供电使其发热；控制装置，分别与检测装置和储供电装置电连接，用于根据检测装置检测的路面信号，控制储供电装置的工作状态，进而控制光伏方阵是否发热。该光伏路面控制系统既可在路面无冰雪的情况下控制光伏方阵正常进行光电转化，又可在路面有冰雪的情况下为光伏方阵供电使其发热以融冰雪，具有实时性；并且无需改变现有的光伏组件结构，无需施加电缆，减小了光强透过率损失，解决了增加额外电阻丝及附属材料时所引起的组件透光率降低、工艺复杂度增加、成本增加等问题。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例提供的一种光伏路面控制系统示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种光伏路面控制系统示意图；

图3为本实用新型实施例提供的又一种光伏路面控制系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种光伏路面控制系统示意图，如图1所示，控制系统10包括：

光伏方阵101，光伏方阵由多个光伏组件串联或并联而成，用于将太阳能转化为电能或发热；

其中光伏组件，可为单晶硅组件、多晶硅组件、硅薄膜组件、铜铟镓铟电池组件、碲化镉电池组件，以及其它具有光伏效应的光伏组件。

将多个太阳能电池片(分别为n1太阳能电池、n2太阳能电池、n3太阳能电池……)进行串联或并联，串联时，可采用互联条或电池自身的电极，将n1太阳能电池的负极与n2太阳能电池的正极相连，n2太阳能电池的负极与n3太阳能电池的正极相连，最后将n1太阳能电池的正极，与最后一个太阳能电池的负极引出，即形成该组件的正负极；当组件中需要将两个电池串并联时，需将m1太阳能电池的正极，与m2太阳能电池的正极相连，m1太阳能电池串的负极与m2太阳能电池的负极相连，即形成两个太阳能电池的并联结构，多个太阳能电池并联也是同样道理，最后将并联后的正负极引出，即形成电池组件的正负极。

检测装置102，与光伏方阵电连接，用于检测路面信号；

储供电装置103，与光伏方阵电连接，用于将光伏方阵转化的电能并网至市电进行储电或为光伏方阵供电使其发热；

控制装置104，分别与检测装置和储供电装置电连接，用于根据检测装置检测的路面信号，控制储供电装置的工作状态，进而控制光伏方阵是否发热。

本实用新型通过设置光伏方阵、检测装置、储供电装置和控制装置形成光伏路面控制系统，其中光伏方阵，用于将太阳能转化为电能以及发热；检测装置，与光伏方阵电连接，用于检测路面信号；储供电装置，与光伏方阵电连接，用于将光伏方阵转化的电能并网至市电进行储电或为光伏方阵供电使其发热；控制装置，分别与检测装置和储供电装置电连接，用于根据检测装置检测的路面信号，控制储供电装置的工作状态，进而控制光伏方阵是否发热。该光伏路面控制系统既可在路面无冰雪的情况下控制光伏方阵正常进行光电转化，又可在路面有冰雪的情况下为光伏方阵供电使其发热以融冰雪，具有实时性；并且无需改变现有的光伏组件结构，无需施加电缆，减小了光强透过率损失，解决了增加额外电阻丝及附属材料时所引起的组件透光率降低、工艺复杂度增加、成本增加等问题。

图2为本实用新型实施例提供的另一种光伏路面控制系统示意图，如图2所示，储供电装置包括：

逆变器201，与光伏方阵101电连接，用于将直流电转变成交流电；

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成交流电(一般为220v，50hz正弦波)的设备，具体为光伏并网逆变器，输出为具有单相或三相交流电。

整流装置202，与光伏方阵电连接；

整流装置内包括整流电路，由并网点获取交流电，经过整流电路生成直流电，电压范围0～1000v可调。整流装置主要由可控整流电路构成，可控整流电路具有两种工作模式，一是对pv+、pv-输出直流电压，对光伏组件进行加热；二是检测pv+电压，当pv+电压为0v时，对pv-输出正高压，完成pid修复功能，两种工作模式的切换由整流装置内部完成；两种工作模式独立运行。

并网柜203，分别与控制装置和市电204电连接，由控制装置控制选择性与逆变器201或所述整流装置202电连接；

太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，将光能转化成电能。并网柜通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向市电输出与市电压同频、同相的正弦交流电流。

并网柜内部主要由并网开关及其它保护装置组成，另外，并网柜还包括一切换开关，可切换至逆变器或整流装置。

当控制装置控制并网柜与逆变器电连接时，并网柜将逆变器输出的交流电转变为与市电电压同频、同相的正弦交流电，并输出至市电；当控制装置控制并网柜断开与逆变器的电连接，并与整流装置电连接时，整流装置将并网柜中的正弦交流电转变为高压直流电，并输出至光伏方阵，为光伏方阵供电，使光伏方阵发热。

进一步，检测装置包括：温度传感器205，与光伏组件电连接，用于检测路面的温度信号。

控制装置包括：信息处理器207，与温度传感器电连接，用于处理温度传感器输出的温度信号，获得路面的温度信息；控制发生器208，分别与信息处理器和并网柜电连接，用于根据温度信息，控制储供电装置为光伏方阵的供电电压和供电电流的大小。

进一步，检测装置还包括：压力传感器206，与光伏组件电连接，用于检测路面的压力信号。

进一步，控制装置包括：信息处理器207，分别与温度传感器和压力传感器电连接，用于处理温度传感器205输出的温度信息和压力传感器206输出的压力信息，获得路面的温度信息和压力信息；控制发生器208，分别与信息处理器207和并网柜203电连接，用于根据温度信息和压力信息，控制并网柜203选择性与逆变器201或整流装置202电连接。

当信息处理器处理温度传感器输出的温度信号和压力传感器输出的压力信号，获得路面的温度信息和压力信息，控制发生器根据温度信息和压力信息，判断路面上是否存有冰雪，例如，当获得的温度信息小于预设温度阈值，并且压力信息大于预设压力阈值，可判断为路面上存有冰雪，此时控制发生器控制并网柜中的切换开关切换至整流装置，使得并网柜与整流装置电连接，光伏方阵停止光电转换，无法并网发电，进而整流装置由并网点获取交流电，经过内部的整流电路生成电压范围0～1000v可调的直流电，为光伏方阵供电，使光伏方阵发热，实现融冰雪功能。当获得的温度信息不小于预设温度阈值，并且压力信息不大于预设压力阈值，可判断为路面上不存有冰雪，此时控制发生器控制并网柜中的切换开关切换至逆变器，使得并网柜与逆变器电连接，光伏方阵进行光电转换，通过逆变器实现光伏并网发电功能。

进一步，控制系统还包括：显示器209，显示器与控制发生器208电连接，用于显示路面信息，其中，路面信息包括：温度信息、压力信息和是否有冰雪信息等。

进一步，控制系统还包括：隔离变压器301，隔离变压器301分别与并网柜203和市电204电连接。

隔离变压器的设置方式如图3所示，图3为本实用新型实施例提供的又一种光伏路面控制系统示意图。隔离变压器是指输入绕组与输出绕组在电气上彼此隔离的变压器，用以避免偶然同时触及带电体(或因绝缘损坏而可能带电的金属部件)和大地所带来的危险，它的原理与普通干式变压器相同，也是利用电磁感应原理，主要隔离一次电源回路，二次回路对地浮空，以保证用电安全。

通常我们用的交流电源电压一根线和大地相连，另一根线与大地之间有220v的电位差。人接触会产生触电。而隔离变压器的次级不与大地相连，它的任意两线与大地之间没有电位差。人接触任意一条线都不会发生触电，这样就比较安全。

隔离变压器的输出端跟输入端是完全“断路”隔离的，这样就有效的对变压器的输入端(市电供给的电源电压)起到了一个良好的过滤作用。从而给用电设备提供了纯净的电源电压。

换言之，光伏组件1、光伏组件n…光伏组件n进行串联或并联后，形成光伏方阵，方伏方阵与逆变器连接，逆变器输出的光流电经交流电缆连接至并网柜，再经隔离变压器进行升压与市电相连，实现并网功能。

光伏路面控制系统除包含上述并网系统以外，还包括温度传感器和压力传感器与光伏组件相结合使用，温度传感器及压力传感器检测到的信号通过通讯电缆传输到信息处理器，对信号进行处理后生成检测结果。显示器与控制发生器连接，实时在线显示控制发生器的处理结果，包括温度信息、压力信息和是否有冰雪信息等，方便用户实时了解路面冰雪状况。

另一方面，信息处理器检测到积雪结冰结果后，将结果反馈给控制生成器，生成控制指令，用以控制整流装置内部的整流电路的开启或关闭，即控制并网柜内部的切换开关是否切换至整流装置，当切换至整流装置时，整流电路开启，当切换至逆变器时，整流电路关闭。

当整流电路开启时，由并网柜取得的交流电经整流电路形成高压直流电，该高压直流电正负极分别与光伏方阵的正极pv+、负极pv-相连，通过对pv+、pv-施加正负偏置电压，由于pn正向导通机理，光伏方阵内部形成导通电流，电流大小由pv+、pv-的直流电压决定。改变电流大小，可改变光伏方阵内部导通电流，进而调节光伏组件温度，当光伏组件表达到60～80度时，整流电路输出稳定电压值，形成稳定的融冰融雪状态。当控制发生器判断到无积雪、结冰时，通过控制指令，告知整流电路停止工作，并通过内部的切换开关，与并网柜内的并网点切离，切换至逆变器，进行并网发电。

进一步，还可采用其它积雪结冰检测手段，如无人机、摄像头等。

进一步，控制系统还包括：路基，光伏方阵设置于路基上方。

进一步，控制系统还包括：防护层，防护层设置于光伏方阵上方，以保护光伏组件。

本实用新型通过设置光伏方阵、检测装置、储供电装置和控制装置形成光伏路面控制系统，其中光伏方阵，用于将太阳能转化为电能以及发热；检测装置，与光伏方阵电连接，用于检测路面信号；储供电装置，与光伏方阵电连接，用于将光伏方阵转化的电能并网至市电进行储电或为光伏方阵供电使其发热；控制装置，分别与检测装置和储供电装置电连接，用于根据检测装置检测的路面信号，控制储供电装置的工作状态，进而控制光伏方阵是否发热。该光伏路面控制系统既可在路面无冰雪的情况下控制光伏方阵正常进行光电转化，又可在路面有冰雪的情况下为光伏方阵供电使其发热以融冰雪，具有实时性；并且无需改变现有的光伏组件结构，无需施加电缆，减小了光强透过率损失，解决了增加额外电阻丝及附属材料时所引起的组件透光率降低、工艺复杂度增加、成本增加等问题；另外，与传统光伏电站相比，本实用新仅增加部分模块，即可在已有光伏电站应用，又可用于新装光伏电站，所需增加工作量较小。

可以理解地，在本实用新型的描述中，需要理解的是，所说的“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接；“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分；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、物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、物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……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。