光伏電站運行維護裝置設計研究

顏魯薪，楊偉鵬，許世鵬

1.武威職業學院，甘肅 武威 733000

2.甘肅省太陽能發電系統工程重點實驗室，甘肅 酒泉 735000

3.酒泉職業技術學院，甘肅 酒泉 735000

0 引言

當前，我國現有光伏電站在運維工作上存在一些不足之處，對光伏系統的運行、發展造成了一定阻礙。例如，國內光伏電站發展迅猛，運維人員的數量不足以滿足光伏電站對人才的需求，且大多數人員為大學畢業生，缺少現場實際工作經驗。并且，光伏發電運維技術的發展時間較短，行業不成熟且無可靠的運維管理模式和技術可供借鑒。以一座200 MWp的光伏電站為例，現場運維人員每班僅3～5人，且技術人員技能素質只能通過大量的實踐提高[1]，短期內很難有突破性發展。此外，很多大型并網光伏電站地處偏僻，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電效率和發電量降低，甚至引發火災事故。

現階段，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，現有光伏電池清洗方法雖然能夠提高光伏電站發電量，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。

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

1 光伏電站運行維護裝置技術方案

文章設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；旋轉軸一側通過角度調節器安裝有雨刷桿，且雨刷器下端的表面設置有掃刷層；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，且腳壓閥一側設置進水口，箱體內部放置蓄電池組、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，顯示器側分別設置啟動按鈕和控制按鍵；箱體上設置散熱口；角度調節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。控制面板內部安裝的濕度傳感器、溫度傳感器對環境進行檢測并記錄，踩壓腳壓閥對液壓桿高度進行調整，角度調節器可以調節雨刷桿的角度，使清潔刷與光伏組件表面相結合。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境進行拍攝，從而實現遠程監控，在減少工作時間的同時保證清潔度和光伏電站的安全。

與現有技術相比[3]，文章設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境的情況，并直觀便捷對該裝置進行控制。角度調節器上安裝的角度測量器可以對光伏組件與地面所構成的角度進行測量，提高清掃的效果，設備內的蓄電池組可以起到持續供電的作用，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部設備。

2 光伏電站運行維護裝置結構與原理

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

圖1 光伏電站運行維護裝置結構圖

該光伏電站運行維護裝置分成軟件系統和硬件系統，其中，硬件系統主要包括上位機、屏幕顯示器、環境參數傳感器、光伏組件清洗裝置、數據采集設施以及集成在下部箱體中的蓄電池、液壓倉、水泵等。各個設備通過數據傳輸完成系統的運行狀態以及運行參數的監測，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境參數中的相關數據進行實時顯示、統計、儲存，并對整個裝置進行控制。軟件系統可以實現故障的聲光警報，使運維人員能夠及時處理故障，確保設備的安全穩定運行。

圖2 光伏電站運行維護裝置箱體結構圖

具體而言，文章設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，顯示器右側有啟動和控制按鍵。控制面板的頂部安裝有溫度傳感器探頭和濕度傳感器探頭，控制面板的內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。機架的另一側安裝有旋轉軸，旋轉軸的一側通過角度調節器安裝有雨刷桿，且雨刷器下端的表面設置有掃刷層。角度調節器的表面安裝有角度測量器，機架上端的一側安裝有噴頭，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，腳壓閥的一側設置有進水口，箱體的一側設置有散熱口。箱體的內部安裝有蓄電池組，蓄電池組一側的箱體內部設置有液壓腔，液壓腔一側的箱體內部安裝有水泵，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 結束語

文章研究與設計的一種光伏電站運行維護裝置，基于環境采集裝置，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備的有效性和適用性。該研究成果能夠為實現光伏電站清洗維護的便捷化、高效化提供技術參考，對光伏系統的安全運行具有重大意義。