[发明专利]一种钢结构屋顶分布式光伏电站光伏组件除冰雪系统及方法

说明书

本申请公开了一种钢结构屋顶分布式光伏电站光伏组件除冰雪系统及方法，光伏电站包括光伏阵列、电能转换设备和并网设备，除冰雪系统包括除冰雪变压器、断路器和除冰雪控制器；在光伏阵列的各光伏组件上设有导电发热膜，电能转换设备的直流输入端与光伏阵列连接，而交流输出端通过并网设备与电网连接，除冰雪变压器的进线端与电能转换设备的交流输出端或并网设备的输入端连接，而出线端与断路器的进线端连接，断路器的出线端与导电发热膜连接，除冰雪控制器与断路器通信连接。本申请的工程量小，适用不同的光伏电站方案，通过比较当前的屋顶承载力以及耗能是否满足要求，确定合适的除冰雪时间点，做到精确化除雪融冰，提高能源利用率。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体地，涉及一种钢结构屋顶分布式光伏电站光伏组件除冰雪系统及方法。

背景技术

电能是第二次工业革命的产物及主要标志，也是目前人类发展必不可少的能源利用形式。最初发明的是直流发电机，后面又发明了交流发电机，由于设备制造技术及电能远距离传输的需要，交流电成为主流发电形式。传统的交流电主要通过交流发电机产生，例如水轮机、汽轮机、柴油机等，基于这些交流发电机组对应修建了水电厂、火电厂、核电厂等，其中，火电厂由于建设灵活、不受地域限制等优势，在过去几十年里成为了主要的交流电制造厂，但火电厂在提供电能的同时还产生了大量的温室气体、有毒有害气体以及可吸入颗粒物，对自然环境和人体健康造成危害。进入20世纪后，随着科学技术的发展，交流电和直流电可通过电力电子控制技术实现变换，而目前直流发电技术中利用最广泛的为光伏发电技术，由于光伏发电在发电过程中不产生噪音、不排放二氧化碳，成为目前清洁能源中的主要获取方式。

2015年12月12日《巴黎协定》在第21届联合国气候变化大会上通过，协定要求各缔约方减排温室气体，长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。

钢结构屋顶分布式光伏电站，因其在建设过程中不受土地条件制约，且具有分布广泛、面积大的特点，得到了大力的推广和建设。但在冬天，特别是在湖南、湖北、江西等地，光伏电站遇到低温雨雪天气时，容易在表面形成冰冻，如果不及时除雪、融冰，有可能导致冰冻进一步扩大和变厚，增大了钢结构屋顶的荷载，对厂房结构构成重大危险隐患，严重的甚至会致使构筑物倒塌。因此，对屋顶分布式光伏电站进行除冰雪作业显得尤为重要。

目前，钢结构屋顶分布式光伏电站雪后或冰冻天气采取的方式为人工除雪或除冰，这种做法对于人力成本的投入较大，同时人工除雪或除冰存在较大安全风险。对现有技术进行分析，光伏组件除雪或融冰主要存在以下缺点：(1)现有技术CN106788195A、CN203085567U、CN203260591U、CN206452355U在系统中均加入了储能装置，大规模上储能装置不经济，工程量大，难于实现；(2)现有技术CN204156540U采取的双向逆变器方案，这样会增加逆变器原有电力电子器件工作次数，影响逆变器使用寿命，同时，此技术要在新建项目中才能实现，无法利用于改造现有项目；(3)现有技术均为给原有光伏组件充电，致使光伏组件发热，光伏组件中电池封装在中间层，这种方案热传导过程会造成能量损失；(4)现有技术未对除雪或融冰启动时间进行合理设置，系统智能化程度低，随机启动除雪或融冰装置势必会造成能源浪费。

针对上述问题，业内亟需一种新的针对钢结构屋顶分布式光伏电站的除冰雪技术方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种可用于钢结构屋顶分布式光伏电站光伏组件除冰雪的技术，在满足除冰雪效果的同时提高能源利用率，且具有灵活适应性。本申请的技术方案如下：

一种钢结构屋顶分布式光伏电站光伏组件除冰雪系统，光伏电站包括光伏阵列、电能转换设备和并网设备，除冰雪系统包括导电发热膜、除冰雪电气设备、压力传感器和除冰雪控制器；

所述光伏阵列包括多个光伏组件，各光伏组件上设置导电发热膜；