光伏电站清洁方法和系统与流程

本发明涉及光伏电站运维领域，特别是涉及一种光伏电站清洁方法和系统。

背景技术：

光伏电站因其能源的可再生性、清洁性等优点，已在世界各国大规模推广应用。然而目前光伏电站的发电成本与煤电相比仍然较高，而实现光伏发电的评价上网是光伏发电的最终目标，为此需要对光伏发电中的各个环节进行优化以提升发电效率、降低发电成本。这其中，光伏组件的清洁已开始在很多光伏电站中推广应用。据初步测算，清扫前后整个光伏发电系统的效率可提升3～5％，目前光伏发电系统效率约为80％，因此清扫所带来的发电效益提升还是很可观的。

目前的清扫工作主要有人工清扫方式和机器清扫方式，人工清扫方式效率低，清洁机器人虽然清扫速度快，但由于每排阵列均要放置一个清洁机器人，投资成本太高，投入产出比较低，这两种方式的运维成本和效率显然都不理想。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种光伏电站清洁方法和系统，既可以保证清洁的效率，又可以降低投资成本。

一种光伏电站清洁方法，光伏电站包括摆渡车、清洁机器人和控制器，所述方法包括：

所述摆渡车接收待清洁的光伏组件的数量以及待清洁的光伏组件的位置；

所述摆渡车运送所述清洁机器人至其中一个待清洁的光伏组件的位置；

所述控制器向所述清洁机器人发送清洁指令；

当所述清洁机器人清洁完当前待清洁的光伏组件后，所述清洁机器人返回所述摆渡车；

所述摆渡车继续运送所述清洁机器人至其他待清洁的光伏组件的位置执行清洁工作，直至所有待清洁的光伏组件清洁完成。

在其中一个实施例中，所述清洁机器人返回所述摆渡车的步骤具体为：

所述摆渡车判断是否存在与所述当前待清洁的光伏组件位于同一排的待清洁的光伏组件；

当存在与所述当前待清洁的光伏组件位于同一排的待清洁的光伏组件时，所述清洁机器人对与所述当前待清洁的光伏组件位于同一排的待清洁的光伏组件进行清洁；

当所述清洁机器人清洁完与所述当前待清洁的光伏组件位于同一排的所有待清洁的光伏组件时，所述清洁机器人返回所述摆渡车。

在其中一个实施例中，还包括：

当所述清洁机器人返回所述摆渡车后，所述摆渡车对所述清洁机器人进行充电。

在其中一个实施例中，所述光伏电站还包括巡检机，所述方法还包括：

所述控制器判断光伏阵列的光伏汇流箱的每条支路的电流是否处于正常范围内；

当有电流不处于正常范围内时，所述控制器记录与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的位置；

所述控制器控制所述巡检机拍摄与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像；

所述控制器根据所述图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁；若是，所述控制器发送待清洁的光伏组件的位置和待清洁的光伏组件的数量至所述摆渡车。

在其中一个实施例中，所述控制器判断光伏阵列的光伏汇流箱的每条支路的电流是否处于正常范围内的步骤具体为：

所述控制器读取所述光伏阵列的光伏汇流箱的每条支路的电流；

所述控制器读取所述光伏阵列的光伏汇流箱的每条支路的参考电流；

所述控制器判断所述电流与相应的所述参考电流的差值是否小于阈值；

当所述电流与相应的所述参考电流的差值不小于所述阈值时，返回该电流不处于正常范围内的结果。

在其中一个实施例中，所述控制器控制所述巡检机拍摄与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像的步骤包括：

所述控制器将与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的位置发送至所述巡检机；

所述巡检机拍摄其中一个与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像，并将该图像传输至所述控制器后，继续拍摄下一个与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像，直至所有的与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像拍摄完成。

在其中一个实施例中，所述控制器根据所述图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁的步骤具体为：

所述控制器对所述图像进行处理，并将处理后的图像与预存的参考图像进行比较；

当所述处理后的图像与所述预存的参考图像不相符时，返回与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件待清洁的结果。

在其中一个实施例中，所述光伏电站还包括车库，所述方法还包括：

当所述摆渡车在所述车库时，所述车库对所述摆渡车进行充电。

在其中一个实施例中，所述光伏电站还包括气象监测装置，所述方法还包括：

当所述气象监测装置判断当前天气不可以工作时，所述摆渡车将所述清洁机器人运送至所述车库。

在其中一个实施例中，所述光伏电站还包括摆渡车轨道；

所述摆渡车运送所述清洁机器人至其中一个待清洁的光伏组件的位置的步骤具体为：

所述摆渡车沿所述摆渡车轨道运送所述清洁机器人至其中一个待清洁的光伏组件的位置。

一种光伏电站清洁系统，所述系统包括摆渡车、清洁机器人和控制器，

所述控制器用于向所述清洁机器人发送清洁指令；

所述清洁机器人用于清洁待清洁的光伏组件，以及当所述清洁机器人清洁完当前待清洁的光伏组件后，返回所述摆渡车；

所述摆渡车用于接收至待清洁的光伏组件的数量以及待清洁的光伏组件的位置后，运送所述清洁机器人至一个待清洁的光伏组件的位置；以及在所述清洁机器人返回所述摆渡车后，继续运送所述清洁机器人至其他待清洁的光伏组件的位置执行清洁工作，直至所有待清洁的光伏组件清洁完成。

在其中一个实施例中，所述摆渡车包括储能装置，所述清洁机器人包括超级电容；

当所述清洁机器人返回至摆渡车后，所述储能装置对所述超级电容进行充电。

在其中一个实施例中，

所述控制器还用于判断光伏阵列的光伏汇流箱的每条支路的电流是否处于正常范围内，并记录与不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的位置；

所述系统还包括：

巡检机，该巡检机与所述控制器相通信，该巡检机用于拍摄与不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像后，将该图像回传至所述控制器；

所述控制器还与所述摆渡车相通信，所述控制器还用于根据所述图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁，且当所述与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件需要清洁时，所述控制器发送待清洁的光伏组件的位置和待清洁的光伏组件的数量至所述摆渡车。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

车库，该车库内设置有充电装置，所述充电装置用于对所述储能装置进行充电。

在其中一个实施例中，所述系统还包括：

气象监测装置，该气象监测装置用于获取当前天气状况；

所述摆渡车还用于当所述气象监测装置判断当前天气不可以工作时，将所述清洁机器人运送至所述车库。

在其中一个实施例中，所述光伏电站还包括：

摆渡车轨道，该摆渡车轨道用于为所述摆渡车的行走提供场所。

上述的光伏电站清洁方法和系统，通过引入摆渡车，有效地减少了清洁机器人的数量，当存在待清洁的光伏组件时，该摆渡车可以将清洁机器人运送到该待清洁的光伏组件的位置，保证了清洁效率的同时，降低了投资的成本，应用较为方便。

附图说明

图1为一实施例中光伏电站清洁方法的流程图；

图2为一实施例中光伏阵列的示意图；

图3为一实施例中待清洁光伏组件的判断流程图；

图4为一实施例中光伏电站清洁系统的结构图。

其中，

100 光伏阵列

200 光伏汇流箱

300 控制器

400 巡检机

500 无线通信系统

600 清洁机器人

610 超级电容

700 摆渡车

710 储能装置

800 车库

810 充电装置

900 无线充电

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，实施例主要在于与光伏电站清洁方法和系统相关的系统组件和方法步骤的组合。因此，所属系统组件和方法步骤已经在附图中通过常规符号在适当的位置表示出来了，并且只示出了与理解本发明的实施例有关的细节，以免因对于得益于本发明的本领域普通技术人员而言显而易见的那些细节模糊了本发明的公开内容。

在本文中，诸如左和右，上和下，前和后，第一和第二之类的关系术语仅仅用来区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1所示，图1为一实施例中光伏电站清洁方法的流程图。在该实施例中，光伏电站包括摆渡车700、设置于摆渡车700上的清洁机器人600以及控制器300，该方法可以包括：

S102：摆渡车700接收待清洁的光伏组件的数量以及待清洁的光伏组件的位置。

例如，摆渡车700可能一次性接收到存在多个待清洁的光伏组件，例如，2个、4个、5个、6个等，摆渡车700接收的数据中不仅要包含该待清洁的光伏组件的数量，还要包含对应于每一个待清洁的光伏组件的位置，这样摆渡车700可以根据这些待清洁的光伏组件的位置规划路径，且将清洁机器人600运送到相应的位置。在其他实施例中，摆渡车700可能一次只接收到一个待清洁的光伏组件以及其对应的位置，这样摆渡车700直接将清洁机器人600运送到该位置处即可。控制器300和摆渡车700的通信通常是通过无线通信系统500进行的，例如WFI、蓝牙等。

S104：摆渡车700运送清洁机器人600至其中一个待清洁的光伏组件的位置。

在其中一个实施例中，由于光伏电站一般占地面积比较大、地形复杂，且每排光伏组件之间的距离较宽，一般为8～10米，因此可以引入摆渡车700轨道，这样可以方便摆渡车700的运行，例如摆渡车700可以沿该摆渡车700轨道运送清洁机器人600至其中一个待清洁的光伏组件的位置处。另外，在每次运送清洁机器人600至待清洁的光伏组件的位置时，可以首先记录该待清洁的光伏组件的位置，从而避免重复清洁的问题。

S106：控制器300向清洁机器人600发送清洁指令。在其中一个实施例中，控制器300通常可以通过无线通信系统500向清洁机器人600发送清洁指令。

S108：当清洁机器人600清洁完当前待清洁的光伏组件后，清洁机器人600返回摆渡车700。

在其中一个实施例中，清洁机器人600可以在每次清洁完一个机器人的情况下就返回摆渡车700，然后通过摆渡车700运送到下一个待清洁的光伏组件处。在另外一个实施例中，也可以在摆渡车700规划路径的时候，充分考虑位于光伏阵列100的同一排的待清洁的光伏组件，例如可以参见图2所示，图2为一实施例中光伏阵列100的示意图。在该实施例中，摆渡车700可以先判断是否存在与刚清洁的光伏组件位于同一排的其他的待清洁的光伏组件，例如(x1，y1)与(x1，y3)处均待清洁时，即当存在与当前待清洁的光伏组件位于同一排的其他的待清洁的光伏组件时，所述清洁机器人600对与当前待清洁的光伏组件位于同一排的其他的待清洁的光伏组件进行清洁；当所述清洁机器人600清洁完与当前待清洁的光伏组件位于同一排的其他的待清洁的光伏组件时，清洁机器人600才返回摆渡车700。

S110：摆渡车700继续运送清洁机器人600至待清洁的光伏组件的位置执行清洁工作，直至所有待清洁的光伏组件清洁完成。

在其中一个实施例中，摆渡车700在清洁机器人600每次清扫完一个待清洁的光伏组件时，摆渡车700可以记录该光伏组件的位置和已清洁的光伏组件的数量，这样可以便于摆渡车700实时判断是否还存在未清洁的光伏组件，以及未清洁的光伏组件的位置，从而可以避免清洁机器人600的重复清洁的问题。

上述的光伏电站清洁方法，通过引入摆渡车700，有效地减少了清洁机器人600的数量，当存在待清洁的光伏组件时，该摆渡车700可以将清洁机器人600运送到该待清洁的光伏组件的位置，保证了清洁效率的同时，降低了投资的成本，应用较为方便。

在实际使用中，由于清洁机器人600的储电量是有限的，因此需要实时对清洁机器人600进行充电，在其中一个实施例中可以包括：当清洁机器人600清返回摆渡车700后，摆渡车700对清洁机器人600进行充电。该充电可以是通过无线充电900进行的，也可以是接触式充电，在此不限制对清洁机器人600的充电方式。

在其中一个实施例中，请参阅图3所示，图3为一实施例中待清洁光伏组件的判断流程图。在该实施例中，光伏电站还巡检机400，待清洁光伏组件的判断方法包括：

S302：控制器300判断光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的电流是否处于正常范围内。

在该实施例中，控制器300可以实时获取光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的电流，例如可以是光伏汇流箱200实时将该电流发送至该控制器300，例如可以通过有线通信的方式或者无线通信的方式。

S304：当有电流不处于正常范围内时，控制器300记录与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的位置。

在实际应用中，由于光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的电流的异常可能是由于灰尘的原因造成的，还可以是由于其他的原因，例如光伏组件故障的原因造成的，因此在此处只是粗略地判断待清洁的光伏组件的位置，从而可以决定巡检机400是否进行巡检，例如，如果不存在电流异常的支路，则不需要巡检机400进行巡检，如果存在电流异常的支路，则该巡检机400也只需要巡检与该电流异常的支路相对应的光伏组件即可，而不是漫无目的地巡检整个光伏阵列，从而节约了时间，也提高了判断的精度。

S306：控制器300控制巡检机400拍摄与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像。

在该实施例中，具体地，可以在巡检机400上安装红外热像仪和可见光相机，从而通过该可以见光相机来获取光伏组件的图像。

S308：控制器300根据图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁。

在该实施例中，控制器300通过对上述获得的图像进行处理来判断光伏组件是否待清洁，例如控制器300可以判断该图片中的光伏组件的灰尘程度。

S310：当与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件待清洁时，控制器300发送待清洁的光伏组件的位置和待清洁的光伏组件的数量至摆渡车700。

在该实施例中，例如控制器300可以向摆渡车700发送待清洁的光伏组件的位置Lj(xj，yj)，其中Lj为光伏阵列100中待清洁的光伏组件的位置，j为正整数，为待清洁的光伏组件的数量。

通过上述的判断方法，首先通过光伏汇流箱200的每条支路的电流对待清洁的光伏组件进行粗定位，然后通过巡检机400来对上述电流异常的位置进行拍照，控制器300通过对照片的处理可以判断光伏汇流箱200的每条支路的电流的异常是由于灰尘造成的还是其他故障原因，从而可以准确地获得待清洁的光伏组件的位置，上述判断方法简单可靠，且便于操作。

在其中一个实施例中，控制器300判断光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的电流是否处于正常范围内的步骤具体可以包括：

控制器300读取光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的电流。例如控制器300可以采集到光伏汇流箱200的每条支路的电流I_si，其中s和i均为正整数，s代表汇流箱，例如s为1时，代表第一个汇流箱，i代表该汇流箱的支路，例如I_23代表第2个汇流箱的第3条支路。

控制器300读取光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的参考电流。具体地，可以预先设置每条支路的参考电流I_si*，该参考电流I_si*可以各不相同，也可以相同，在实际应用中用户可以根据光照辐射来自行设置。

控制器300判断电流与相应的参考电流的差值是否小于阈值。

当电流与相应的参考电流的差值不小于阈值时，返回该电流不处于正常范围内的结果。

在该实施例中，当光伏汇流箱200的每条支路的电流I_si和相应的参考电流I_si*满足以下关系时，则认为该电流不处于正常的范围内：

|I_si-I_si*|≥ΔE

其中ΔE为阈值，该阈值的大小可以由用户设置，例如2安培、5安培等。

在其中一个实施例中，控制器300控制巡检机400拍摄与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像的步骤可以包括：控制器300将与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的位置发送至巡检机400。巡检机400拍摄其中一个与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像，并将该图像传输至控制器300后，继续拍摄下一个与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像，直至所有的与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像拍摄完成。在上述实施例中巡检机400是实时传输图片的，即巡检机400是拍摄一张照片则向控制器300回传一张照片，在其他实施例中，巡检机400还可以一次性拍摄完所有的照片后再回传至控制器300。

在其中一个实施例中，控制器300根据图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁的步骤可以包括：控制器300对图像进行处理，并将处理后的图像与预存的参考图像进行比较。其中，控制器300对图像的处理可以包括图像预处理、图像拼接和图像识别。例如通过图像预处理提取图像特征，抑制不需要的变形或增强以改善图像数据，图像预处理的方法可以包括图像的灰度变换、图像大小的修改、图像浓度的扩张以及图像平滑等处理方法。采用图像拼接是由于巡检机400可能拍摄的图像只是光伏组件的一部分，而不是一个完整的图像，所以需要对采集到的图像进行拼接，从而得到完整的图像，图像拼接技术将多幅有部分场景重叠的图像拼接成一幅大尺寸的无缝全景图像。该技术主要有四个方面的工作：图像获取、图像预处理、图像配准和图像融合，其中图像配准是核心技术。图像识别是通过模式识别进行的，可以提出图像的特征，从而可以跟预存的参考图像进行比较，进而判断该光伏组件是否待清洁。当处理后的图像与预存的参考图像不相符时，输出与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件待清洁的结果。另外，其中一个图片中可能存在两个待清洁的光伏组件，例如当控制器300判断出几个位置相邻的光伏组件所对应的电流均不处于正常范围内时，巡检机400可能一次性拍摄这几个相邻的光伏组件的图像，从而控制器可以一次性判断这几个光伏组件是否待清洁，如果这几个光伏组件均待清洁，则控制器将这几个光伏组件的位置和数量发送至摆渡车700。在其中一个实施例中，如果摆渡车700在运送清洁机器人600执行清洁工作的时候，该摆渡车700又接收到控制器300发来的待清洁的光伏组件的位置和待清洁的光伏组件的数量，摆渡车700会综合当前还未清扫的光伏组件的位置和当前还未清扫的光伏组件的数量，再一次规划路径。

在其中一个实施例中，光伏电站还包括车库800，该方法还可以包括：当摆渡车700在车库800时，对摆渡车700进行充电。因此可以保证摆渡车700的电量充足，既可以实现摆渡车700长距离的行走，同时也可以保证有足够的电量给清洁机器人600充电。

在其中一个实施例中，光伏电站还包括气象监测装置，当气象监测装置判断当前天气不可以工作时，摆渡车700将清洁机器人600运送至车库800。例如，当存在暴雨、冰雹、强风等恶劣气候条件时，摆渡车700会及时将清洁机器人600运送至车库800，以避免摆渡车700和清洁机器人600遭受损坏而导致寿命缩短。另外此时摆渡车700也在车库800中，车库800也可以对摆渡车700进行充电。

请参阅图4所示，图4为一实施例中光伏电站清洁系统的结构图，在该实施例中，光伏电站清洁系统可以包括摆渡车700、清洁机器人600和控制器300，清洁机器人600可以设置于摆渡车700上。控制器300用于向清洁机器人600发送清洁指令。清洁机器人600可以用于清洁待清洁的光伏组件，以及当清洁机器人600清洁完当前待清洁的光伏组件后，返回摆渡车700。摆渡车700用于接收至待清洁的光伏组件的数量以及待清洁的光伏组件的位置后，运送清洁机器人600至一个待清洁的光伏组件的位置；以及当清洁机器人600清洁完一个待清洁的光伏组件后，继续运送清洁机器人600至其他待清洁的光伏组件的位置执行清洁工作，直至所有待清洁的光伏组件清洁完成。

在其中一个实施例中，光伏电站还可以包括摆渡车轨道，该摆渡车轨道用于为摆渡车700的行走提供场所。其中，当清洁机器人600清洁完当前待清洁的光伏组件后，返回摆渡车700的控制方式可以参见上文所述，在此不再赘述。

在该实施例中，由于光伏阵列100各排之间宽度较大，通过摆渡车700可以方便地将清洁机器人600运送到相应的位置处，方便可靠，成本低，摆渡车700可以通过无线通信系统500向清洁机器人600发送清洁指令和待清洁的光伏组件的位置，从而清洁机器人600可以到达指定地点完成清洁动作，也可以防止清洁机器人600重复清洁同一位置。

在其中一个实施例中，摆渡车700包括储能装置710，清洁机器人600包括超级电容610；当清洁机器人600返回至摆渡车700后，储能装置710对超级电容610进行充电。

在其中一个实施例中，系统还包括巡检机400；该控制器300与摆渡车700相通信，该巡检机400与控制器300相通信。该控制器300还用于判断光伏阵列100的光伏汇流箱200的每条支路的电流是否处于正常范围内，并记录与不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的位置；该巡检机400用于拍摄与不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像后，将该图像回传至控制器300；该控制器300还用于根据图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁，且当与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件待清洁时，控制器300发送待清洁的光伏组件的位置和待清洁的光伏组件的数量至摆渡车700。该巡检机400可以为无人巡检机。其中，巡检机400拍摄与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件的图像的控制以及控制器300根据所述图像判断与该不处于正常范围内的电流相对应的光伏组件是否待清洁的判断可以参见上文所述，在此不再赘述。

在其中一个实施例中，系统还包括车库800，该车库800内设置有充电装置810，充电装置810对储能装置710进行充电。

在其中一个实施例中，系统还包括气象监测装置，该气象监测装置用于获取当前天气状况；摆渡车700还用于当气象监测装置判断当前天气不可以工作时，将清洁机器人600运送至车库800。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。