一种光伏面板清洗系统和清洗方法与流程

1.本技术涉及光伏面板清洗技术领域，尤其涉及一种光伏面板清洗系统和清洗方法。


背景技术：

2.对于集中式的大型光伏电站，一般都设置有大量的光伏面板组件，单排光伏组件可以长达数百米甚至数公里，而且都是铺设在沙漠、戈壁、荒漠等能够提供足够的空间和光照的空旷干旱的地区，这些地区在提供空间和光照的同时，也伴有不利的沙尘环境，通常需要通过自动清洗系统对光伏面板进行定期清洗。由于这些地区降水少、水资源缺乏，如果用喷水方式做清洗，水资源是一项巨大的挑战。为了节约有限的水资源，往往需要用自来水管道等水源提供补充水资源。
3.其中利用宝贵的雨水资源就是一种提供补充水资源的方法。例如公开号为cn104174616a的发明专利申请提供了一种光伏电池板清洗装置，通过收集雨水和清洗光伏电池板后的清洁用水，储存在水循环系统中，用于向光伏电池板喷洒过滤后的雨水和清洁用水,供连动系统清洗光伏电池板。
4.但是上述技术方案还存在以下不足之处：
5.1.在降水量较少的干旱地区，收集到的雨水量少而且不规律，尚有改进的余地；
6.2.通过独立的喷洒系统向光伏面板上喷水、并用联动系统清洗的方式的用水量大、需要伴随整个光伏面板组件系统设置喷洒系统和联动系统，不适于大型电站的自动清洗；而且清洗过程中光伏面板上的水分蒸发很快，即使设置了回收循环系统，单位面积的光伏面板的清洗耗水量依然会很大；
7.3.缺少通过对收集水量的监控和统计，对清洗频次进行适应性调整的机制，系统还可继续优化。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的以上不足之处，本技术的目的在于提供一种可以提供更充足稳定的补充水资源、清洗过程中用水效率更高、无需布置复杂的喷洒系统和联动系统、适于大型光伏电站自动清洗的光伏面板清洗系统，以及相应的清洗方法。
9.为了实现上述目的，本技术提供了以下技术方案。
10.一种光伏面板清洗系统，包括：清洗机器人，设有第一水箱，用于清洗光伏支架上设置的光伏面板；冷凝水生成装置，用于通过温差产生来自空气的冷凝水；收集装置，具有储水池，用于收集并存储所述冷凝水和雨水；第一水泵，用于从所述收集装置抽水；补水接口，设置于所述光伏支架上；控制器，用于提供水位监测和控制功能；其中，所述第一水泵抽取的水通过所述补水接口为所述第一水箱补水。
11.在一些实施方式中，还包括第二水箱，所述第二水箱具有密封结构；所述补水接口连接至所述第二水箱，所述第一水泵从所述收集装置抽水至所述第二水箱；所述收集装置
的储水池、所述第一水箱、所述第二水箱内均设置有水位传感器，用于向所述控制器提供水位信息。
12.在一些实施方式中，所述第二水箱具有附加进水口，所述附加进水口连接至自来水管道，用于在所述收集装置收集到的水量不足时对所述第二水箱进行补水；所述控制器用于控制所述第一水泵抽水和所述清洗机器人进行补水，和用于控制所述附加进水口为所述第二水箱补水。
13.在一些实施方式中，所述光伏支架上设置有停靠站，用于停靠所述清洗机器人；所述第二水箱设置于所述停靠站。
14.在一些实施方式中，所述清洗机器人包括储电装置；所述清洗机器人还包括光伏组件且所述光伏组件用于为所述清洗机器人供电和对所述蓄电池充电，和/或，所述停靠站设置有充电装置，用于为所述储电装置充电。
15.在一些实施方式中，当所述清洗机器人进入所述停靠站时，所述第二水箱的位置整体高于所述第一水箱，所述补水接口设置有阀门，所述控制器控制所述阀门通过所述补水接口从所述第二水箱向所述第一水箱补水。
16.在一些实施方式中，还包括第二水泵，设置于所述停靠站或所述清洗机器人，用于从所述第二水箱抽水至所述第一水箱。
17.在一些实施方式中，所述冷凝水生成装置包括地坑，所述地坑上部设置有薄膜，所述薄膜的低位设置有豁口；所述收集装置还包括接水口；所述接水口设置于所述豁口下方，由环境温差变化及所述地坑内外的温差所产生的冷凝水通过所述豁口流入所述接水口后汇集至所述储水池。
18.在一些实施方式中，还包括光伏面板雨水收集装置，所述光伏面板雨水收集装置包括输水管和设置于所述光伏面板上的集水槽，所述输水管连接所述集水槽，用于将所述集水槽收集的雨水输送至所述收集装置。
19.本技术还提供了一种光伏面板清洗方法，利用清洗机器人清洗光伏面板，所述清洗机器人设置有第一水箱，包括步骤：收集步骤，收集并存储雨水或冷凝水于收集装置的储水池；记录收集水量步骤，按照设定间隔记录所述储水池收集到的水量；清洗机器人补水步骤，用所述储水池内收集的水为所述第一水箱补水；清洗步骤，所述清洗机器人进行设定清洗路径上的光伏面板的清洗。
20.在一些实施方式中，还包括步骤：转存步骤，当所述储水池内的水位超过第一设定水位时，通过第一水泵从所述储水池向第二水箱抽水，所述第二水箱具有密封结构；附加补水步骤，当所述储水池收集到的水量不足时，通过附加水源为所述第二水箱补水；其中，在所述清洗步骤中，所述清洗机器人记录每次清洗消耗的水量；在所述清洗机器人补水步骤中，用所述第二水箱内转存的水为所述第一水箱补水。
21.在一些实施方式中，在所述清洗机器人补水步骤中，所述清洗机器人根据每次清洗消耗的水量和所述第一水箱的当前水位确定补水量；在所述清洗步骤中，清洗频次根据季节和所述储水池收集到的水量数据进行调整。
22.本技术的各个实施例具有以下技术效果中的至少一种：
23.1.通过设置带有第一水箱的清洗机器人，可以免于设置复杂的喷洒系统和随动清洗系统，提高清洗过程中的用水效率，实现智能化清洗，适于大型光伏电站的自动清洗；
24.2.通过设置冷凝水收集装置，可以同时收集雨水和冷凝水，使收集到的水量更加充足和稳定；
25.3.通过设置有密封结构的第二水箱，使储水池收集到的雨水和冷凝水能及时转存，避免水分的蒸发；
26.4.通过设置水位传感器，对收集到的水量和实际清洗中的耗水量进行记录和统计，对清洗机器人的补水频次和清洗频次根据实际收集到的水量、预测的可以收集到的水量、当前季节等信息进行调整，实现智能化清洗；
27.5.通过第二水箱的附加进水口的设置，在收集到的水量不足，或者有较高频次的清洗需求时保证清洗系统可以正常运行。
附图说明
28.下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
29.图1是光伏面板清洗系统的一个实施例的示意图；
30.图2是光伏面板清洗方法的一个实施例的流程图；
31.附图标号说明：
32.100.光伏面板，200.清洗机器人，300.冷凝水生成装置，310.地坑，320.薄膜，321.豁口，400.停靠站，500.第二水箱，600.第一输水管。
具体实施方式
33.为了更清楚地说明本技术的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本技术的具体实施方式。下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。
34.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本技术相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.实施例一。如图1所示，本技术的光伏面板清洗系统的一个实施例包括：清洗机器人200、冷凝水生成装置300、收集装置、第一水泵、补水接口、控制器；其中部分采用现有技术的装置未在图中示出，部分容易理解、并不影响说明本技术技术构思的装置或其具体结构也没有在图中示出。清洗机器人200设有第一水箱，用于清洗光伏支架上设置的光伏面板100；冷凝水生成装置300用于通过环境温差变化产生来自空气的冷凝水；收集装置设有储
水池，用于收集并存储冷凝水生成装置300产生冷凝水和同时收集到的雨水；第一水泵用于从收集装置抽水；补水接口设置于光伏支架上；控制器用于提供水位监测和控制功能；其中，第一水泵从收集装置的储水池抽取的水通过补水接口为清洗机器人200的第一水箱补水。
37.由于干旱地区的降水量很少，降水也没有规律，因此仅靠收集雨水获得的水量少而且不稳定，部分地区甚至长时间没有任何值得收集的降水量。因此像沙漠地区这些极端环境下的植物和小动物会依靠获取空气中的冷凝水来维持生命。冷凝水的水量虽然不大，但是相对比较稳定，通过对冷凝水生成装置300的结构进行改进，并利用光伏支架的遮阳效果造成的环境温差，以及正常的气温变化产生的环境温差，收集到的水量可以达到可以和降水量相比的程度，在部分地区甚至可以超过通过雨水收集装置收集到的雨水量，从而实现水资源的节约。在相对沙尘较少的地区，可以通过收集到的冷凝水和雨水完全满足清洗机器人200的用水需求。
38.收集装置的储水池可设置在地下，当雨水量和冷凝水量不大时，可简单地通过沿光伏支架埋设的管道来实现；而当水量较大时，还可通过管道将收集到的水汇集至较大的专门挖设的储水池内。第一水泵可以设置在地面或光伏支架上，并通过第一输水管600连接至补水接口。清洗机器人200的第一水箱和补水接口对接，例如可将补水接口设置为带有阀门的水管，并在第一水箱上设置带有密封翻盖或常闭橡皮阀门的进水口，当清洗机器人200运行至补水接口所在位置时，其进水口和补水接口的水管对准，使水管通过密封翻盖或橡皮阀门插入第一水箱，控制器即可控制第一水泵以及补水接口的阀门向第一水箱补水。本技术的光伏面板清洗系统可包括多个清洗机器人200、多个冷凝水生成装置300、多套收集装置、多个第一水泵等装置，可以设置多个储水池或公用一个大型储水池，可根据实际需要进行组合搭配。
39.实施例二。在实施例一的基础上，本实施例还包括第二水箱500，第二水箱500具有密封结构；补水接口连接至第二水箱500或直接设置在第二水箱500上，第一水泵从收集装置的储水池通过第一输水管600抽水至第二水箱500。由于储水池需要持续地收集冷凝水和雨水，因此储水池难以做到完全密封，收集到的水会持续地蒸发，因此只能用于暂时储水，当储水池内的水位达到第一设定水位时，就应当通过第一水泵将水输送至具有密封结构的第二水箱500，从而减少水的蒸发损失。收集装置的储水池、清洗机器人200的第一水箱、第二水箱500内均设置有水位传感器，用于向控制器提供水位信息。
40.第二水箱500可以设置在光伏支架上，以便清洗机器人200自动补水。作为本实施例的变化方式，第二水箱500也可以设置在地下，并低于储水池设置，通过定期开启和储水池的连接管道上的阀门将储水池内的水转存至其密封结构内，然后在需要给清洗机器人200的第一水箱补水时，通过第一水泵进行抽水。
41.实施例三。在第二实施例的基础上，第二水箱500具有附加进水口，附加进水口连接至自来水管道等附加水源，用于在收集装置收集到的水量不足时对第二水箱500进行补水；控制器用于控制第一水泵抽水和对清洗机器人200的第一水箱进行补水，控制器还用于控制附加进水口为第二水箱500补水。例如可在附加进水口设置阀门，并对该阀门进行控制。
42.附加进水口作为备用装置，在收集装置收集到的水量足够时无需开启，仅在特别
干旱的地区，或者沙尘较严重而需要频繁清洗光伏面板100的地区，或者由于偶尔气候变化造成降水和冷凝水严重减少时作为应急措施进行供水，从而保证清洗系统能始终正常工作。控制器设置于清洗机器人200内，或者设置于光伏支架上，例如设置在停靠站400等位置。控制器和被其控制的部件可通过wi-fi、蓝牙或物理通讯接口进行通讯。
43.实施例四。在上述实施例的基础上，如图1所示，光伏支架上设置有停靠站400，用于停靠清洗机器人200；第二水箱500设置于停靠站400处。停靠站400一般都是在每一排的光伏支架的边缘单独架设，主要是用于清洗机器人200不工作的时候长期停靠的。既可以避免遮挡光伏面板100而影响其发电，还可以在该处检修和为清洗机器人200充电。将第二水箱500固定在停靠站400外侧，在清洗机器人200停止在停靠站400时，正好可以自动连接设置于光伏支架上或者第二水箱500上的补水接口。
44.实施例五。在实施例四的基础上，清洗机器人200包括储电装置，例如锂离子电池或者超级电容；清洗机器人200还设置有光伏组件，该小型的光伏组件用于为清洗机器人200供电和对储电装置充电。停靠站400还设置有充电装置，用于为清洗机器人200的储电装置充电，清洗机器人200的充电接口和该充电装置可在停靠时自动对接。当清洗机器人200的清洗路径很长时，在清洗过程中可以通过光伏组件补充供电，从而降低其对储电装置容量的需求，不仅节约能源，通常还能降低清洗机器人200的重量。例如光伏组件可作为清洗机器人200的壳体的一部分，从而并不增加太多重量，却可以减少通常重量占比很大的锂离子电池的容量，即仅需设置较小的锂离子电池等储电装置。
45.实施例六。在上述实施例的基础上，本实施例将第二水箱500设置在停靠站400的高位，当清洗机器人200进入停靠站400时，第二水箱500的位置整体高于清洗机器人200的第一水箱，补水接口上设置有阀门，控制器控制该阀门通过补水接口从第二水箱500向第一水箱补水。补水接口可设置于第二水箱500上，或者设置在停靠站400上，并通过管路和第二水箱500连接。如实施例一中所述，第一水箱上可设置和补水接口匹配的密封接口，在清洗机器人200停靠时，自动完成第一水箱和补水接口的对接，控制器就可以控制补水接口的阀门进行补水。
46.实施例七。在上述实施例的基础上，本实施例还包括第二水泵，设置于停靠站400或设置于清洗机器人200上，用于从第二水箱500抽水至第一水箱。由于清洗机器人200的第一水箱容量通常较小，而且通常清洗机器人200的停靠时间也比较长，因此第二水泵仅需设置很小的微型水泵，例如用于汽车雨刮器的微型水泵，所以可以方便地设置在清洗机器人200上，也可设置于光伏支架上或者第二水箱500上。设置第二水泵时，第二水箱500的设置就可以更加灵活，甚至可以设置于地面上或者地下。
47.实施例八。在以上实施例的基础上，如图1所示，本实施例的冷凝水生成装置300包括地坑310，地坑310上部设置有薄膜320，薄膜320的低位设置有豁口321；收集装置还包括接水口；接水口设置于豁口321下方，由环境温差变化及地坑310内外的温差所产生的冷凝水通过豁口321流入收集装置的接水口后汇集至储水池。地坑310可为多个，也可以设置成长条状并沿光伏支架的长度方向布置。薄膜320具有坡度，例如在地坑310为圆形时，薄膜320可为倒锥形，并在锥顶设置豁口321。薄膜320在下雨时可同时收集雨水。地坑310可以设置在被光伏面板100遮挡的阴凉处，从而使地坑310的内部温度略低于环境温度，当气流通过薄膜320时，空气中的水蒸气在温差作用下冷凝至薄膜320表面，并通过豁口321汇集至收
集装置的接水口。在一天24小时中，当环境温度自然变化时，薄膜320上也会生成冷凝水，例如在清晨温度较低时。
48.实施例九。在上述实施例的基础上，本实施例还包括光伏面板雨水收集装置，光伏面板雨水收集装置包括第二输水管和设置于光伏面板100上的集水槽，第二输水管连接集水槽，用于将集水槽收集的雨水输送至收集装置。光伏面板100通常倾斜设置，以面向太阳，集水槽可设置于光伏面板100的下沿，从而收集整个光伏面板100面积上的雨水。第二输水管可设置于光伏支架上。作为本实施例的变化方式，还可利用光伏支架的檩条、斜梁、支柱等部件的中空结构用于输水。
49.实施例十。如图2所示，本实施例为一种光伏面板清洗方法，利用清洗机器人200清洗光伏面板100，清洗机器人200设置有第一水箱，包括步骤：
50.s10.收集步骤，收集并存储雨水或冷凝水于收集装置的储水池；
51.s20.记录收集水量步骤，按照设定间隔记录储水池收集到的水量；
52.s40.清洗机器人补水步骤，用储水池内收集的水为第一水箱补水；
53.s50.清洗步骤，清洗机器人200进行设定清洗路径上的光伏面板100的清洗。
54.其中，设定间隔典型地可设置为一周。收集到的水量可通过储水池内设置的水位传感器实现监控。计算收集到的水量时，不是简单记录水位，而是根据储水池内的水位、抽走的水量综合计算，抽走的水量根据抽水前后的水位计算。例如，需要通过第一水泵从储水池向第二水箱500抽水时，通过抽水过程的前后储水池内的水位即可计算出抽走的水量；通过每周初的储水池水量、每周结束时的储水池水量、本周总共抽取的水量，即可统计出本周收集到的水量。通过长时间的记录，即可建立本收集装置可收集到的水量的数据库，以及光伏电站乃至本地区的可收集到的水量信息，用于确定和调整清洗策略和评价经济效益。
55.实施例十一。在实施例十的基础上，本实施例还包括步骤：
56.s30.转存步骤，当储水池内的水位超过第一设定水位时，通过第一水泵从储水池向第二水箱500抽水，其中第二水箱500具有密封结构，使其存储的水不易蒸发损失；第一设定水位可根据步骤s20中收集统计得到的水量数据设置，在水量丰富的地区和季节，可以将第一设定水位设置得更高，以免第一水泵频繁启动；而水量较少时，则需要尽快将收集到的水转存至第二水箱500，因此第一设定水位需要设置得更低。
57.s35.附加补水步骤，当储水池收集到的水量不足时，通过附加水源为第二水箱500补水；附加水源可为自来水管路，用于在降水量和冷凝水量较少、或者清洗频次要求较高时提供额外的清洗用水。
58.其中，在清洗步骤s50中，清洗机器人200记录每次清洗消耗的水量；清洗机器人补水步骤s40中，用第二水箱500内转存的水为清洗机器人200的第一水箱补水。
59.实施例十二。在上述实施例的基础上，本实施例的清洗机器人补水步骤s40中，清洗机器人200根据每次清洗消耗的水量和第一水箱的当前水位等信息确定补水量；在清洗步骤s50中，清洗频次根据季节和储水池收集到的水量进行调整。
60.综合储水池、第二水箱500内的现存水量、近一周或两周储水池内即将可收集到的水量数据(由不同季节收集到的历史数据推测得出)等来合理调整清洗频次。根据不同季节所需的清洗频次，以及清洗机器人200的耗水量，可以调整第一水箱从第二水箱500的抽水量，既保证干旱季节经常性清洗、雨季间歇性冲洗，又可调整第一水箱的载水量，从而避免
第一水箱内水量过多而增加清洗机器人200的耗电。例如，当前清洗机器人200的第一水箱内当前水量为l1，第二水箱500内当前存水量为l2,每次清洗机器人200清洗一个来回的耗水量为l0，由历史数据推测出的下一周储水池内可收集水量为l3时，具体可以下列方法调整清洗机器人200的补水频次和清洗频次：
61.当l1＜l0，且l1+l2＞l0时，清洗机器人200返回停靠站400后，第一水箱从第二水箱500补水；
62.当l1≥l0时，清洗机器人200返回停靠站400后，第一水箱无需从第二水箱500补水；
63.还可以根据推算得到的下周储水池内可收集到的水量l3，来实时调整本周内的清洗频率。当l3过少时，减少本周的清洗频率或适当地从附加水源为第二水箱500补水；具体可根据减少清洗频率的代价和补水的代价进行权衡；当l3较多时，可适当增加本周的清洗频率，具体也可根据增加清洗频率带来的好处和清洗机器人200的运行成本来作出权衡。
64.以上步骤的益处是，可以优化清洗机器人200的补水频次和清洗频次，既避免水量浪费，甚至造成后续无水冲洗或需要从附加水源补水的情况，又可以充分利用可以收集到的水量，在水量充足时适当增加清洗频次。
65.上述仅为本技术的较佳实施例及所运用的技术原理，在不脱离本技术构思的情况下，还可以进行各种明显的变化、重新调整和替代。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点和功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神的情况下进行各种修饰或改变。在不冲突的情况下，以上实施例及实施例中的特征可以相互组合。