光伏电站运行维护装置设计研究

2021-09-26颜鲁薪杨伟鹏许世鹏

光源与照明 2021年1期

关键词：控制面板箱体机架

颜鲁薪，杨伟鹏，许世鹏

1.武威职业学院，甘肃武威 733000

2.甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室，甘肃酒泉 735000

3.酒泉职业技术学院，甘肃酒泉 735000

0 引言

当前，我国现有光伏电站在运维工作上存在一些不足之处，对光伏系统的运行、发展造成了一定阻碍。例如，国内光伏电站发展迅猛，运维人员的数量不足以满足光伏电站对人才的需求，且大多数人员为大学毕业生，缺少现场实际工作经验。并且，光伏发电运维技术的发展时间较短，行业不成熟且无可靠的运维管理模式和技术可供借鉴。以一座200 MWp的光伏电站为例，现场运维人员每班仅3～5人，且技术人员技能素质只能通过大量的实践提高[1]，短期内很难有突破性发展。此外，很多大型并网光伏电站地处偏僻，大多位于偏远的戈壁荒漠地带，交通不便。同时，空气中的灰尘、所在环境的温度湿度、物体阴影和积雪遮挡等，都会导致光伏电池发电效率和发电量降低，甚至引发火灾事故。

现阶段，光伏电站的清洁主要依靠洒水车和人工清洁，虽然洒水车用时短，但只能对其进行简单的喷洒清洗，不能完全清洁干净；人工清洁虽然可以保证清洁干净，但其工作量大、时间长，不符合光伏电站的实际情况[2]。研究表明，现有光伏电池清洗方法虽然能够提高光伏电站发电量，但由于运维成本的增加，反而可能造成光伏电站整体收益降低的情况。

在此基础上，文章对光伏电站的运维方式进行了深入研究，设计出了一种能够有效提高运维效率和质量，并降低运维成本的装置。

1 光伏电站运行维护装置技术方案

文章设计的光伏电站运行维护装置包括机架、箱体和万向轮。机架上安装控制面板、旋转轴、喷头、摄像头，控制面板顶部安装温度传感器探头和湿度传感器探头；旋转轴一侧通过角度调节器安装有雨刷杆，且雨刷器下端的表面设置有扫刷层；机架上端安装喷头和摄像头，机架下端通过液压杆安装液压箱，液压箱底部连接箱体。箱体表面安装脚压阀，且脚压阀一侧设置进水口，箱体内部放置蓄电池组、液压腔、水泵，箱体底部安装有万向轮。

控制面板的表面安装显示器，显示器侧分别设置启动按钮和控制按键；箱体上设置散热口；角度调节器表面安装角度测量器；箱体表面涂覆防水层。

使用方式：安装在箱体底部的万向轮将装置平稳移动至使用地点处并固定，按下控制面板表面的启动按钮，蓄电池组开始工作，显示器亮起。控制面板内部安装的湿度传感器、温度传感器对环境进行检测并记录，踩压脚压阀对液压杆高度进行调整，角度调节器可以调节雨刷杆的角度，使清洁刷与光伏组件表面相结合。水泵启动后能将水加压后从喷头喷洒在太阳能电板表面，通过控制按键可以启动雨刷杆与喷水工作。机架顶部的摄像头可以对工作环境进行拍摄，从而实现远程监控，在减少工作时间的同时保证清洁度和光伏电站的安全。

与现有技术相比[3]，文章设计的光伏电站运行维护装置通过显示器、启动按钮和控制按键，可在使用时显示所在环境的情况，并直观便捷对该装置进行控制。角度调节器上安装的角度测量器可以对光伏组件与地面所构成的角度进行测量，提高清扫的效果，设备内的蓄电池组可以起到持续供电的作用，从而提高该装置整体的使用性能。箱体的表面涂有防水材料[4]，在使用时能够有效避免水渍损坏内部设备。

2 光伏电站运行维护装置结构与原理

结合光伏电站运行维护装置结构图（见图1～图3），对装置中的结构进行完整的描述。该光伏电站运维管理装置不但能够方便进行远程监控，管理更加方便，而且结构简单，装置的使用寿命长。

图1 光伏电站运行维护装置结构图

该光伏电站运行维护装置分成软件系统和硬件系统，其中，硬件系统主要包括上位机、屏幕显示器、环境参数传感器、光伏组件清洗装置、数据采集设施以及集成在下部箱体中的蓄电池、液压仓、水泵等。各个设备通过数据传输完成系统的运行状态以及运行参数的监测，并且完成对光伏组件清洗装置的控制。

光伏电站运行维护装置软件部分的功能是对环境参数中的相关数据进行实时显示、统计、储存，并对整个装置进行控制。软件系统可以实现故障的声光警报，使运维人员能够及时处理故障，确保设备的安全稳定运行。

图2 光伏电站运行维护装置箱体结构图

具体而言，文章设计的光伏电站运维装置包括机架、箱体和万向轮。机架的一侧通过固定夹安装有控制面板，控制面板上安装有显示器，显示器右侧有启动和控制按键。控制面板的顶部安装有温度传感器探头和湿度传感器探头，控制面板的内部安装有湿度传感器、温度传感器，湿度传感器型号为HT100G中科诺朗湿度测量器，温度传感器型号为高精度tes1310温度表。机架的另一侧安装有旋转轴，旋转轴的一侧通过角度调节器安装有雨刷杆，且雨刷器下端的表面设置有扫刷层。角度调节器的表面安装有角度测量器，机架上端的一侧安装有喷头，机架的顶部通过支撑杆安装有摄像机壳，摄像机壳内安装有摄像头。机架的下端通过液压杆安装有液压箱，液压箱的底部安装有箱体，箱体的表面涂覆防水层，箱体的表面安装有脚压阀，脚压阀的一侧设置有进水口，箱体的一侧设置有散热口。箱体的内部安装有蓄电池组，蓄电池组一侧的箱体内部设置有液压腔，液压腔一侧的箱体内部安装有水泵，水泵型号为150 W恒格尔水泵。箱体的下端安装有万向轮，使该装置移动时更加方便。