一种光伏组件防雪系统及光伏电站的制作方法

本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏组件防雪系统及光伏电站。

背景技术：

积雪会对安装在高纬度寒冷地区的光伏组件和光伏电站造成较为严重的影响，被积雪覆盖的光伏组件不仅发电效率下降，而且还可能造成光伏组件的热斑效应，对光伏组件造成损坏。

如何能够有效降低积雪对光伏组件所造成的影响一直是本领域技术人员研究的课题，目前主要采用以下几种方式对光伏组件表面的积雪进行清除：

1、设置翻转机构，当光伏组件上的积雪达到一定程度之后，通过翻转机构带动光伏组件运动并使光伏组件表面的积雪滑落，为了提高积雪的清除效果，还可以在光伏组件上设置加热组件，对光伏组件的表面进行加热，该种方案以中国专利cn209462338u为代表；

2、在光伏组件的表面设置除雪装置，在驱动机构的带动下，除雪装置在光伏组件的表面运动，以便将光伏组件表面的积雪推落刮除，该种方案以中国专利cn208548871u，以及中国专利cn207625512u为代表。

然而，第一种清雪方式是属于除雪，也就是说积雪已经压到组件表面后才进行清除，而且加热的方式清除积雪非常耗费能源，实际测试发现该种方式在高纬度地区的除雪效果很差，不仅耗能高，而且还会耽误光伏电站发电，效率低下；

第二种清雪方式同样属于除雪，也是积雪已经压到光伏组件表面才进行清除，有时降雪已经在光伏组件表面形成冰冻，此时采用除雪装置在光伏组件表面对积雪进行清除很难完全清除干净，甚至会对光伏组件的表面造成伤害，积雪较厚时还容易造成除雪装置本身故障的增加。

因此，如何能够有效消除积雪对光伏组件所造成的影响并避免上述问题的出现是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供一种光伏组件防雪系统，以便能够在不对光伏组件造成损害的前提下有效消除积雪对光伏组件所造成的影响。

本实用新型的另一目的是提供一种带有上述光伏组件防雪系统的光伏电站。

为达到上述目的，本实用新型提供的光伏组件防雪系统，包括光伏组件、框体、活动盖板、支撑装置以及驱动电机，其中，

所述框体设置在所述光伏组件的正面，其中部形成的镂空部能够完全露出所述光伏组件内的电池片；

所述活动盖板设置在所述框体上，且在挡雪状态时，所述活动盖板伸出并完全覆盖所述镂空部，以隔挡雪花落在所述光伏组件上；在收纳状态时，所述活动盖板收回并完全开放所述镂空部，以避免所述活动盖板遮挡所述光伏组件；

所述支撑装置的一端与所述框体相连，另一端与所述光伏组件的边框相连，且所述支撑装置能够倾斜支撑所述框体，以使所述活动盖板的表面形成利于积雪滑落的倾斜面；

所述驱动电机用于驱动所述活动盖板在所述挡雪状态和所述收纳状态之间转换。

优选的，所述框体的底端和顶端中的一端与所述光伏组件的边框铰接，另外一端形成能够绕所述框体的铰接处旋转的自由端，所述支撑装置为伸缩装置，所述伸缩装置的两端分别铰接在所述框体和所述光伏组件的边框上，所述伸缩装置伸出时带动所述框体的自由端升高，以使所述活动盖板的表面形成利于积雪滑落的倾斜面；所述伸缩装置缩回时带动所述框体回落至所述光伏组件的边框上。

优选的，所述活动盖板的一端与所述框体相连形成连接端，所述活动盖板的另一端为能够在所述框体的镂空部往复移动的伸缩端。

优选的，所述框体呈矩形，与所述光伏组件的边框铰接的一边为所述框体的底边，与所述底边相对的一边为所述框体的顶边，所述框体的另外两个边上设置导轨槽。

优选的，所述活动盖板由多块栅格板铰接形成，其中，用于与所述框体的底端相连的所述栅格板上固定连接有第一导杆，所述第一导杆的两端固定于所述导轨槽内，且所述转动杆可沿自身的周向自由旋转；构成所述伸缩端的所述栅格板上设置有由所述驱动装置牵引的第二导杆，所述第二导杆的两端滑动嵌装于所述导轨槽内。

优选的，

所述活动盖板为能够卷曲收纳的卷帘，其中，所述框体的底端设置有用于自动收纳所述卷帘的自复位卷轴，所述卷帘的一端与所述自复位卷轴固定相连，所述卷帘的另一端设置有由所述驱动电机牵引的第二导杆，所述第二导杆的两端滑动嵌装于所述导轨槽内。

优选的，所述第二导杆的两端还设置有滚轮以使所述第二导杆在所述导轨槽内灵活滑动。

优选的，所述驱动电机设置在所述光伏组件的底部支架上，且所述驱动电机通过拉线牵引所述第二导杆在所述导轨槽内移动。

优选的，还包括用于获取天气状况的气象模块以及与所述气象模块、驱动电机和所述伸缩装置均通讯连接的控制模块，所述控制模块中包括用于控制所述驱动电机动作以带动所述活动盖板在所述挡雪状态和所述收纳状态之间转换的电机控制模块，以及用于控制所述伸缩装置升降的伸缩控制模块。

优选的，还包括设置在所述光伏组件的底部支架上的重量传感器，所述重量传感器与所述控制模块通讯连接，在所述活动盖板上的积雪量达到预设值时，所述伸缩控制模块控制所述伸缩装置伸出以使积雪从所述活动盖板上滑落。

优选的，所述框体为轻质铝合金框体。

本实用新型中所公开的光伏电站，包括多块光伏组件，所述光伏组件设置有上述任意一项所公开的光伏组件防雪系统。

本实用新型中所公开的光伏组件防雪系统的工作原理如下：

在降雪时，伸缩装置处于缩回状态，驱动电机驱动活动盖板伸出至挡雪状态，活动盖板完全覆盖住框体的镂空部，积雪会全部落在活动盖板上，在活动盖板的覆盖下，光伏组件表面不受积雪影响；在支撑装置的支撑作用下，活动盖板的表面形成倾斜面，积雪在重力的作用下自动滑落至地面；在停止降雪之后，驱动电机驱动活动盖板转换至收纳状态，活动盖板完全开放镂空部，以避免对光伏组件形成遮挡。

可见，本实用新型中所公开的光伏组件防雪系统，提供了一种全新的防雪方案，不同于传统光伏组件表面除雪的理念，本实用新型中所公开的方案通过降雪时隔挡积雪，从根本上避免积雪直接接触光伏组件，并且积雪自动滑落，在降雪结束后，活动盖板收回且不会对光伏组件造成任何遮挡，该方案在有效解决现有技术中除雪对光伏组件表面造成损伤的问题的同时还避免了积雪对光伏组件造成遮挡。

本实用新型中所公开的光伏电站由于采用了上述光伏组件防雪系统，因而该光伏电站兼具上述防雪系统相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

附图说明

图1为本实用新型实施例中所公开的光伏组件防雪系统的结构示意图；

图2为图1中所公开的光伏组件防雪系统中框体底端与光伏组件边框的连接示意图；

图3为图1中所公开的光伏组件防雪系统中框体顶端伸缩装置的连接示意图；

图4为图1中所公开的光伏组件防雪系统中活动盖板收纳状态时的示意图；

图5为图4中所公开的光伏组件防雪系统中活动盖板逐渐转换至挡雪状态时的示意图；

图6为本实用新型中所公开的另一种活动盖板的结构示意图；

图7为本实用新型中所公开的光伏组件防雪系统的工作流程示意图。

其中，1为光伏组件，2为边框，3为框体，4为活动盖板，5为伸缩装置，6为驱动电机，7为底部支架，8为卷帘，9为自复位卷轴。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种光伏组件防雪系统，以便能够在不对光伏组件造成损害的前提下有效消除积雪对光伏组件所造成的影响。

本实用新型的另一核心是提供一种带有上述光伏组件防雪系统的光伏电站。

请参考图1至图6，本实用新型中所公开的光伏组件防雪系统，包括光伏组件1、框体3、活动盖板4、支撑装置以及驱动电机6，其中，框体3设置在光伏组件1的正面，框体3的中部形成镂空部，该镂空部能够完全露出光伏组件1内的电池片；

活动盖板4设置在框体3上，并且活动盖板4具有两种状态，这两种状态分别为挡雪状态和收纳状态，在挡雪状态时，活动盖板4伸出并且完全覆盖镂空部；在收纳状态时，活动盖板4收回并完全开放镂空部，所谓完全开放镂空部就是指活动盖板4收回后不会遮挡镂空部，整个镂空部被全部露出，以避免活动盖板4对光伏组件中的电池片造成遮挡；

支撑装置的一端与框体3相连，另外一端与光伏组件1的边框2相连，该支撑装置能够倾斜支撑框体3，以便使活动盖板4的表面形成有利于积雪滑落的倾斜面，驱动电机6用于驱动活动盖板4在挡雪状态和收纳状态之间进行转换。

进一步的优化方案，框体3沿光伏组件1的边框2设置在光伏组件的正面，并且框体3的形状与光伏组件1的边框2的形状一致，框体的底端和顶端中的其中一端与光伏组件1的边框2铰接，另外一端形成能够绕框体3的铰接处旋转的自由端，支撑装置具体为伸缩装置5，伸缩装置5的两端分别铰接在框体3和光伏组件1的边框2上，伸缩装置5伸出时带动框体3的自由端升高，以使活动盖板4的表面形成利于积雪滑落的倾斜面，伸缩装置5缩回时带动框体3回落至光伏组件1的边框2上。

需要进行说明的是，为了保证光伏组件1的表面与太阳的入射光垂直，光伏组件1通常需要倾斜安装，因此光伏组件1的一端较低，另一端较高，在本实用新型实施例中，光伏组件1较低的一端称为光伏组件1的底端，光伏组件1较高的一端称为光伏组件1的顶端，相应的，框体3位于光伏组件1底端的一端称为框体3的底端，框体3位于光伏组件1顶端的一端称为框体3的顶端。

请结合图7进行理解，本案中所公开的光伏组件防雪系统中，框体3的底端与光伏组件1的边框2铰接，顶端形成自由端，在常态下(正常发电状态)应当是伸缩装置5处于缩回状态，活动盖板4处于收纳状态，即图4中所示的状态；在降雪时，驱动电机6驱动活动盖板4伸出至挡雪状态，活动盖板4完全覆盖住框体3的镂空部，图5中所展示的状态为活动盖板4逐渐伸出的状态，待活动盖板4的表面形成平面时，活动盖板4达到挡雪状态，此时积雪会全部落在活动盖板4上，在活动盖板4的覆盖下，光伏组件1表面不受积雪的影响；

在停止降雪后，伸缩装置5首先带动框体3的自由端逐渐升高，活动盖板4的表面形成倾斜面，积雪在重力的作用下自动滑落至地面，在积雪滑落之后，驱动电机6驱动活动盖板4转换至收纳状态，图1中所示的状态为活动盖板4由挡雪状态逐渐转换为收纳状态，待活动盖板4完全收回后，镂空部被完全放开，伸缩装置5缩回并带动框体3回落至光伏组件1的边框2上，此时光伏组件防雪系统重新回到如图4中所示的状态。

可见，上述实施例中所公开的光伏组件防雪系统，提供了一种全新的防雪方案，不同于传统光伏组件表面除雪的理念，本实用新型中所公开的方案通过降雪时隔挡积雪，从根本上避免积雪直接接触光伏组件1，在降雪结束时，使用于隔挡积雪的活动盖板4形成斜面，积雪自动滑落，积雪滑落后，活动盖板4收回且不会对光伏组件1造成任何遮挡，该方案在有效解决现有技术中除雪对光伏组件1表面造成损伤的问题的同时还避免了积雪对光伏组件1造成遮挡。

本领域技术人员能够理解的是，活动盖板4的一端应当为不做伸缩运动的连接端，另一端为能够实现伸缩运动以使活动盖板4在挡雪状态和收纳状态之间转换的伸缩端，连接端在框体3上的设置位置实际不受限制，可以为框体3的上端也可为框体的下端，甚至连接端可以设置在框体的侧边上；本实施例中提供了一种优选的方式，活动盖板4的一端与框体3的底端相连形成连接端，活动盖板4的另一端为能够在框体3的顶端和底端之间往复移动的伸缩端。

尤其需要说明的是，由于光伏组件1的形状并不局限于一种，例如光伏组件1的形状可能为矩形、圆形或者椭圆形等，因而与光伏组件1边框2形状一致的框体3的形状也并不局限于一种，活动盖板4只要保证在降雪状态下能够完全覆盖框体3的镂空部，在雪停之后能够完全开放框体3的镂空部即可。

在本实施例中，框体3具体呈矩形，与光伏组件1的边框2铰接的一边称为框体3的底边，与底边相对的一边为框体3的顶边，框体3的另外两个边形成导轨边，导轨边上设置有导轨槽；

活动盖板4由多块栅格板铰接形成，如图1和图2中所示，具体的，活动盖板4采用类似百叶窗的原理，采用超薄耐老化的pvc材质，相邻两个栅格板通过原点对称的自咬合铰链结构铰接相连，既可以实现0°角折叠收纳，也可实现180°角展开平铺，收放自如，用于与框体3底端相连的栅格板上固定设置有第一导杆，第一导杆的两端固定在导轨槽内，并且第一导杆还可以沿自身的圆周方向自由旋转，以保证活动盖板4能够顺利收缩和展开；构成伸缩端的栅格板上设置有通过驱动电机6牵引的第二导杆，第二导杆的两端滑动嵌装于导轨槽内。

上述实施例中，驱动电机6设置在光伏组件1的底部支架7上，如图1中所示，并且驱动电机6通过拉线牵引第二导杆在导轨槽内往复移动，本领域技术人员能够理解，通过合理绕设之后，驱动电机6正转时拉线可以牵引第二导杆向框体3的顶端移动；驱动电机6反转时拉线可以牵引第二导杆向框体3的底端移动。

本实用新型实施例中还公开了另外一种活动盖板4的实现形式，具体的，请参考图6，框体3具体呈矩形，与光伏组件1的边框2铰接的一边为框体3的底边，与底边相对的一边为框体3的顶边，框体3的另外两个边形成导轨边，导轨边上设置有导轨槽，活动盖板4为能够卷曲收纳的卷帘，其中，所述框体3的底端设置有用于自动收纳卷帘8的自复位卷轴9，卷帘8的一端与自复位卷轴9固定相连，卷帘8的另一端设置有由驱动电机6牵引的第二导杆，第二导杆的两端滑动嵌装于所述导轨槽内。

需要进行说明的是，自复位卷轴9是通常是指在发条弹力的作用下自动旋转的卷轴，在窗帘和广告展示牌中自复位卷轴9已经得到广泛应用，被称为易拉宝，因此本案中对自复位卷轴9的具体结构不再进行详细介绍。

上述实施例中，驱动电机6设置在光伏组件1的底部支架7上，并且驱动电机6通过拉线牵引第二导杆在导轨槽内伸出，当活动盖板4需要缩回时，驱动电机6反转以释放拉线，活动盖板4在自复位卷轴9的作用下即可实现自动卷绕。

进一步的，第二导杆的两端还设置有滚轮，以便使第二导杆在导轨槽内灵活滑动。

更进一步的，为了能够实现光伏组件防雪系统的自动化控制，本实施例还设置了气象模块以及控制模块，气象模块用于获取光伏组件1所在位置的天气状况，控制模块包括用于控制驱动电机6动作的电机控制模块和用于控制伸缩装置5的伸缩控制模块；

结合图7进行理解本，当气象模块获取的天气为降雪天气时，电机控制模块控制驱动电机6带动活动盖板4转换至挡雪状态；当气象模块获取的天气为非降雪天气时，伸缩控制模块首先控制伸缩装置5伸出，伸缩装置5带动框体3的自由端升高，活动盖板4的表面形成倾斜面，积雪在重力的作用下自动滑落至地面；在积雪滑落之后，电机控制模块控制驱动电机6带动活动盖板4转换至收纳状态，活动盖板4完全开放镂空部，以避免对光伏组件1形成遮挡；然后伸缩控制模块控制伸缩装置5收缩并带动框体3回落至光伏组件1的边框2上。

通过气象模块持续或间断性(如每隔5分钟)获取天气状况，可以及时通过自动化控制的方式使活动盖板4将光伏组件1遮挡，极大程度上提高了光伏组件防雪系统的自动化程度，人工成本显著降低。

持续的降雪可能会将超出活动盖板4的承重能力，为了进一步优化方案，防止过重的雪将活动盖板4压坏，还可以进一步在光伏组件的底部支架7上设置重量传感器，重量传感器与控制模块通讯连接，当活动盖板4上的积雪量达到预设值(根据活动盖板的承重能力，本领域技术人员可灵活调整预设值的大小)时，伸缩控制模块控制伸缩装置5伸出以使积雪从活动盖板上滑落，伸缩装置5可以采用小型的气缸或油缸实现。

框体3的材质选择不受限制，但考虑到成本和光伏组件1的底部支架7的支撑能力，本实用新型实施例中所公开的框体3为轻质铝合金。

需要进行说明的是，该光伏组件可以为在空地设置的固定式光伏组件，也可为车棚、光伏阳光房、工商业屋面电站的上的光伏组件；该光伏组件防雪系统的安装方便，对现有光伏组件的破坏小，不拆除现有光伏组件的任何零件，不影响电池正常发电，仅通过铰链将框体3铰接在光伏组件1的边框2上，然后通过小功率数字电机驱动活动盖板4，几乎不造成能源损耗。

除了安装活动盖板4之外，框体3还可以作为喷淋装置、驱鸟装置、防尘装置以及防雷装置的安装基础，从而以不同的方式来保护光伏组件1，延长组件的使用寿命。

本实用新型中还公开了一种光伏电站，包括多块光伏组件1，并且每个光伏组件1上均设置有上述任意一项中所公开的光伏组件防雪系统。

由于采用了上述光伏组件防雪系统，因此该光伏电站兼具上述光伏组件防雪系统相应的技术优点，本文中对此不再进行赘述。

以上对本实用新型所提供的光伏组件防雪系统及光伏电站进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。