[发明专利]基于发热碳纤维的光伏电池板自融冰装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于发热碳纤维的光伏电池板自融冰装置，包括MCU模块，MCU模块分别与电源控制转换模块、传感器模块、产热模块、储能蓄电池连接；传感器模块包括叉指电容式覆冰传感器和温湿度传感器，产热模块由多个碳纤维发热丝组成；同时，MCU模块与光伏电池板的输出电压及输出电流的输出信号线连接，MCU模块与储能蓄电池的剩余容量及电池电压的输出信号线连接。本发明还公开了该种光伏电池板的自融冰控制方法。本发明的装置及控制方法，防止融冰不足或加热过度造成电池板表面的热斑，同时避免了蓄电池过度放电。

技术领域

本发明属于太阳能发电监测及表面覆冰融冰技术领域，涉及一种基于发热碳纤维的光伏电池板自融冰装置，本发明还涉及该装置的融冰控制方法。

背景技术

随着近年对大数据的日益重视，多个行业领域开发了在线监测装置进行不同方面的数据采集、分析及利用，如对输电线路及变电5设备的运行状态监测，利用野外地震台进行数字测震，使用小型极地监测站对极地生态环境进行信息综合等。但上述的几种监测装置，多安装在远离市电接入点区域，采用线路供电费用高且难度较大。理想的户外监测装置应在多种户外情况下，尽量满足长期、持续的监测，因此稳定可靠的电源是先决条件。目前，针对上述场合的供电方式中，主流电源是太阳能或风能结合蓄电池或其它可充电电池的独立光伏电源。

光伏电池板的发电量依赖于透过其表面玻璃面板所能接收到的辐射量。由于安装在户外，运维不便，长期工作后其表面受到环境影响无法保持洁净，降低了其输出功率，导致供电断续。当秋冬季节出现雨雪天气，造成输电线路及光伏电池板覆雪覆冰(以下简称为覆冰)时，输电线路出现故障的概率远大于平时，但电池板也因为冰雪遮挡无法获取太阳辐照产生电能，造成监测装置暂时失效，因此应及时对光伏电池板进行融雪融冰(以下简称为融冰)以保证监测装置的正常工作。目前国内技术的关注点多在灰尘清洗上，融冰除雪方面还处于空白，故急需研制一种运维便捷的光伏电池板自融冰装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于发热碳纤维的光伏电池板自融冰装置，解决现有技术条件下光伏电源因冰雪覆盖无法获取太阳辐射，影响光伏电池板持续发电的问题。

本发明的另一目的是提供该种光伏电池板的自融冰控制方法，不会对光伏电池板造成高温损害。

本发明所采用的技术方案是，一种基于发热碳纤维的光伏电池板自融冰装置，包括MCU模块，MCU模块分别与电源控制转换模块、传感器模块、产热模块、储能蓄电池连接；传感器模块包括叉指电容式覆冰传感器和温湿度传感器，产热模块由多个碳纤维发热丝组成；同时，MCU模块与光伏电池板的输出电压及输出电流的输出信号线连接，MCU模块与储能蓄电池的剩余容量及电池电压的输出信号线连接。

本发明所采用的另一技术方案是，一种光伏电池板的自融冰控制方法，利用上述的光伏电池板自融冰装置，按照以下步骤实施：

步骤1、利用传感器模块收集覆冰的信息，

结合叉指电容式覆冰传感器及温湿度传感器采集的数据，综合判定当前天气状况及覆冰程度，为MCU模块提供判断依据；

步骤2、启动产热模块发热融冰并监测融冰过程及状态，

储能蓄电池首先为产热模块供电，启动碳纤维发热融冰，在融冰过程中根据叉指电容式覆冰传感器对光伏电池板表面的冰层状态变化持续进行监测，防止融冰不足或过度融冰的情况发生；

步骤3、控制转换供电电源，防止储能蓄电池的过放电；

光伏电池板在覆冰状态下处于无输出或极低输出的情况，因此前期融冰装置需要储能蓄电池进行供电，在融冰过程中MCU模块需对储能蓄电池的荷电状态进行预警监测，荷电状态SOC是描述蓄电池状态的一个重要参数，定义如下：