光伏電站運行維護裝置設(shè)計研究

顏魯薪，楊偉鵬，許世鵬

1.武威職業(yè)學院，甘肅 武威 733000

2.甘肅省太陽能發(fā)電系統(tǒng)工程重點實驗室，甘肅 酒泉 735000

3.酒泉職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 酒泉 735000

0 引言

當前，我國現(xiàn)有光伏電站在運維工作上存在一些不足之處，對光伏系統(tǒng)的運行、發(fā)展造成了一定阻礙。例如，國內(nèi)光伏電站發(fā)展迅猛，運維人員的數(shù)量不足以滿足光伏電站對人才的需求，且大多數(shù)人員為大學畢業(yè)生，缺少現(xiàn)場實際工作經(jīng)驗。并且，光伏發(fā)電運維技術(shù)的發(fā)展時間較短，行業(yè)不成熟且無可靠的運維管理模式和技術(shù)可供借鑒。以一座200 MWp的光伏電站為例，現(xiàn)場運維人員每班僅3～5人，且技術(shù)人員技能素質(zhì)只能通過大量的實踐提高[1]，短期內(nèi)很難有突破性發(fā)展。此外，很多大型并網(wǎng)光伏電站地處偏僻，大多位于偏遠的戈壁荒漠地帶，交通不便。同時，空氣中的灰塵、所在環(huán)境的溫度濕度、物體陰影和積雪遮擋等，都會導致光伏電池發(fā)電效率和發(fā)電量降低，甚至引發(fā)火災事故。

現(xiàn)階段，光伏電站的清潔主要依靠灑水車和人工清潔，雖然灑水車用時短，但只能對其進行簡單的噴灑清洗，不能完全清潔干凈；人工清潔雖然可以保證清潔干凈，但其工作量大、時間長，不符合光伏電站的實際情況[2]。研究表明，現(xiàn)有光伏電池清洗方法雖然能夠提高光伏電站發(fā)電量，但由于運維成本的增加，反而可能造成光伏電站整體收益降低的情況。

在此基礎(chǔ)上，文章對光伏電站的運維方式進行了深入研究，設(shè)計出了一種能夠有效提高運維效率和質(zhì)量，并降低運維成本的裝置。

1 光伏電站運行維護裝置技術(shù)方案

文章設(shè)計的光伏電站運行維護裝置包括機架、箱體和萬向輪。機架上安裝控制面板、旋轉(zhuǎn)軸、噴頭、攝像頭，控制面板頂部安裝溫度傳感器探頭和濕度傳感器探頭；旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)通過角度調(diào)節(jié)器安裝有雨刷桿，且雨刷器下端的表面設(shè)置有掃刷層；機架上端安裝噴頭和攝像頭，機架下端通過液壓桿安裝液壓箱，液壓箱底部連接箱體。箱體表面安裝腳壓閥，且腳壓閥一側(cè)設(shè)置進水口，箱體內(nèi)部放置蓄電池組、液壓腔、水泵，箱體底部安裝有萬向輪。

控制面板的表面安裝顯示器，顯示器側(cè)分別設(shè)置啟動按鈕和控制按鍵；箱體上設(shè)置散熱口；角度調(diào)節(jié)器表面安裝角度測量器；箱體表面涂覆防水層。

使用方式：安裝在箱體底部的萬向輪將裝置平穩(wěn)移動至使用地點處并固定，按下控制面板表面的啟動按鈕，蓄電池組開始工作，顯示器亮起?？刂泼姘鍍?nèi)部安裝的濕度傳感器、溫度傳感器對環(huán)境進行檢測并記錄，踩壓腳壓閥對液壓桿高度進行調(diào)整，角度調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)雨刷桿的角度，使清潔刷與光伏組件表面相結(jié)合。水泵啟動后能將水加壓后從噴頭噴灑在太陽能電板表面，通過控制按鍵可以啟動雨刷桿與噴水工作。機架頂部的攝像頭可以對工作環(huán)境進行拍攝，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控，在減少工作時間的同時保證清潔度和光伏電站的安全。

與現(xiàn)有技術(shù)相比[3]，文章設(shè)計的光伏電站運行維護裝置通過顯示器、啟動按鈕和控制按鍵，可在使用時顯示所在環(huán)境的情況，并直觀便捷對該裝置進行控制。角度調(diào)節(jié)器上安裝的角度測量器可以對光伏組件與地面所構(gòu)成的角度進行測量，提高清掃的效果，設(shè)備內(nèi)的蓄電池組可以起到持續(xù)供電的作用，從而提高該裝置整體的使用性能。箱體的表面涂有防水材料[4]，在使用時能夠有效避免水漬損壞內(nèi)部設(shè)備。

2 光伏電站運行維護裝置結(jié)構(gòu)與原理

結(jié)合光伏電站運行維護裝置結(jié)構(gòu)圖（見圖1～圖3），對裝置中的結(jié)構(gòu)進行完整的描述。該光伏電站運維管理裝置不但能夠方便進行遠程監(jiān)控，管理更加方便，而且結(jié)構(gòu)簡單，裝置的使用壽命長。

圖1 光伏電站運行維護裝置結(jié)構(gòu)圖

該光伏電站運行維護裝置分成軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，其中，硬件系統(tǒng)主要包括上位機、屏幕顯示器、環(huán)境參數(shù)傳感器、光伏組件清洗裝置、數(shù)據(jù)采集設(shè)施以及集成在下部箱體中的蓄電池、液壓倉、水泵等。各個設(shè)備通過數(shù)據(jù)傳輸完成系統(tǒng)的運行狀態(tài)以及運行參數(shù)的監(jiān)測，并且完成對光伏組件清洗裝置的控制。

光伏電站運行維護裝置軟件部分的功能是對環(huán)境參數(shù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進行實時顯示、統(tǒng)計、儲存，并對整個裝置進行控制。軟件系統(tǒng)可以實現(xiàn)故障的聲光警報，使運維人員能夠及時處理故障，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

圖2 光伏電站運行維護裝置箱體結(jié)構(gòu)圖

具體而言，文章設(shè)計的光伏電站運維裝置包括機架、箱體和萬向輪。機架的一側(cè)通過固定夾安裝有控制面板，控制面板上安裝有顯示器，顯示器右側(cè)有啟動和控制按鍵?？刂泼姘宓捻敳堪惭b有溫度傳感器探頭和濕度傳感器探頭，控制面板的內(nèi)部安裝有濕度傳感器、溫度傳感器，濕度傳感器型號為HT100G中科諾朗濕度測量器，溫度傳感器型號為高精度tes1310溫度表。機架的另一側(cè)安裝有旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)通過角度調(diào)節(jié)器安裝有雨刷桿，且雨刷器下端的表面設(shè)置有掃刷層。角度調(diào)節(jié)器的表面安裝有角度測量器，機架上端的一側(cè)安裝有噴頭，機架的頂部通過支撐桿安裝有攝像機殼，攝像機殼內(nèi)安裝有攝像頭。機架的下端通過液壓桿安裝有液壓箱，液壓箱的底部安裝有箱體，箱體的表面涂覆防水層，箱體的表面安裝有腳壓閥，腳壓閥的一側(cè)設(shè)置有進水口，箱體的一側(cè)設(shè)置有散熱口。箱體的內(nèi)部安裝有蓄電池組，蓄電池組一側(cè)的箱體內(nèi)部設(shè)置有液壓腔，液壓腔一側(cè)的箱體內(nèi)部安裝有水泵，水泵型號為150 W恒格爾水泵。箱體的下端安裝有萬向輪，使該裝置移動時更加方便。

3 結(jié)束語

文章研究與設(shè)計的一種光伏電站運行維護裝置，基于環(huán)境采集裝置，能夠保證光伏電站清洗的效果。此外，通過試驗初步驗證了設(shè)備的有效性和適用性。該研究成果能夠為實現(xiàn)光伏電站清洗維護的便捷化、高效化提供技術(shù)參考，對光伏系統(tǒng)的安全運行具有重大意義。