[发明专利]大规模光伏阵列节水清洁系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对太阳能电池板阵列表面进行除尘的技术，特别是一种大规模光伏阵列节水清洁系统及控制方法。

背景技术

太阳能电池板是整个太阳能光伏发电系统中的核心组件。太阳能电池板阵列通常被安装在户外，接收太阳光并产生电能。在使用过程中由于太阳能电池板阵列表面容易蒙上灰尘，会降低其光电转换效率，因此需要定期对太阳能电池板阵列表面进行除尘，现阶段陆地上大型光伏阵列的清洁方式主要是人工擦洗为主，工作效率偏低。

中国专利CN 201020685491.5公开了一种利用高压水流对太阳能电池板阵列自动除尘的系统，尽管可实现大范围除尘，又具有夏季降温及冬季除冰雪功能。但是该技术只适用于丰富水源而不能适用于水源缺乏场所。

在我国，大型的太阳能光伏电站往往分布在人烟稀少、风沙、霜冻冰雪多发地带，并且水源缺乏。例如，大型的太阳能光伏电站项目所在地，我国的张北县年平均日照时数2897.8小时，全年活动积温2448℃，年平均7级以上大风日数30天左右。全年无霜期90-110天，光照充足，雨热同季，昼夜温差大，干旱、多风、少雨、无霜期短是主要的气候特征。县内平均海拔1400-1600米，属大陆性季风气候，年均气温2.60℃，降水量近400毫米，可以进行雨水回收。

目前水回收利用从技术上而言已经不存在障碍，引入工控技术，针对我国实际情况，开发微水冲洗的大型光伏阵列系统的无人值守清洗技术很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种大规模光伏阵列节水清洁系统及控制方法，其中包括雨水回收装置和自动化微水清洗装置。利用水回收技术，使得在水源缺乏地区进行太阳能电池板的清洗成为现实，在水源不缺乏地区进行清洗，又大大节约了水资源。采用自动化微水清洗，无需人工操作，大大节省了人力。该系统具有可靠性高，功能齐全，抗干扰力强，使用方便等优点。该系统能确保高品质的回收效果和长期稳定的工作，有很高的环境效益和经济效益。

所述的雨水回收装置包括雨水漏斗、地沟、收集管道、弃流装置、蓄水池、净化装置及清水池。雨水漏斗安装在太阳能电池板下边沿，地沟安装在地表低洼处，雨水漏斗和地沟与收集管道相连，收集管道中设有格栅网，并连接到弃流装置，弃流装置与蓄水池相连，蓄水池与净化装置相连，净化装置又连接到清水池。

所述的自动化微水清洗装置包括水泵、压力传感器、流量传感器、水位传感器、PLC控制柜、电磁阀、计算机、上位机界面组态环境以及喷头。所述喷头安装在太阳能电池板上边沿。水泵位于清水池底部，蓄水池和清水池中安装水位传感器。从清水池底部通过管件依次连接有：水泵、流量传感器、压力传感器、电磁阀和喷头。

压力传感器、流量传感器和水位传感器检测到的数据传给PLC控制柜，并可以通过上位机组态在计算机上显示出来。

本发明提供的大规模光伏阵列节水清洁系统的控制方法包括的步骤：

1)将降雨的雨水经过太阳能电池板后形成的板面雨水或者清洗大规模光伏阵列太阳能电池板之后的水，通过雨水漏斗汇集于雨水主干管，地表雨水经过地沟汇流后进入雨水主干管即收集管道，收集管道中设有格栅网，运用格栅截留原水中的体积较大的物体，如树叶、塑料袋等杂物。板面雨水和地表雨水汇集于收集管道后流入弃流装置，经过弃流、分散和集中过滤除去径流中颗粒物质后流入蓄水池。蓄水池的水连接到净化设备，在净化设备中对雨水进行絮凝过滤消毒等工艺处理，处理后的水输送到清水池。

2)水位传感器每天自动监测蓄水池和清水池的水位情况，符合条件时选择启动手动模式或启动自动模式进行清洗。

手动模式清洗，适用于任何需要喷水的时候，设备运行后，切换成手动模式，然后判断液位情况，有水就继续判断压力情况，压力大于30kpa，手动按下第一电磁阀开启，第一电磁阀就会喷水，手动按下第二电磁阀开启，第二电磁阀就会喷水，分别按下停止，第一电磁阀、第二电磁阀就会停止，完成了手动喷水的功能。如果液位不够，会亮红灯警告，水位低，喷不出水来；如果压力不够，也会亮红灯报警，喷不出水来。自动模式清洗，适用于无人值守情况，切换到自动模式下，设定开启喷水时间为早上5:00-6:00之间喷水，只要检测到喷水请求，如发电量与正常时相比降低，就可以在设定时间喷水。然后判断目前液位状态，压力状态，如果符合预设的阀值，就会自动喷水冲洗，如果不符合则报警，采取应急措施。

本发明所述喷头安装在太阳能电池板上边沿。流量传感器需要监测每次冲洗用了多少水量，根据用水量进行节水控制。