一种光伏板表面灰尘清洗控制方法和装置与流程

本发明涉及光伏发电
技术领域：
，具体涉及一种光伏板表面灰尘清洗控制方法和装置。
背景技术：
：新能源发电是当今世界日益关注的热点之一，而太阳能作为一种可再生的清洁能源备受重视。近年来，国内外都在大力推广太阳能光伏发电，积极进行光伏电站的建设。然而，受材料科学等技术发展限制，光伏电池的转换效率还处于较低水平。另外，在现有技术条件下，外界环境对光伏电池的转换效率也造成了很大影响。由于光伏电池板需要直接接受阳光照射，而大规模光伏电站主要位于内陆干燥少水地区，空气中的大量灰尘覆盖，一方面会引起热斑效应，不仅造成发电量损失，影响组件的寿命，同时还可能造成安全隐患，另一方面还需要对光伏电池板进行频繁清洗，这将提高发电系统运行成本。目前，对光伏电站的光伏电池板的清洗周期主要根据经验进行判断，清洗频率过低将影响光伏转换效率，清洗频率过高又将造成水资源浪费。技术实现要素：为了能够以最合适的时间间隔清洗光伏板，降低清洗用水成本，提高光伏发电效率，本发明提供一种光伏板表面灰尘清洗控制方法和装置。一方面，本发明提供了一种光伏板表面灰尘清洗控制方法，该方法包括：步骤1，获取光伏板在相同气象条件下，表面积聚不同天数的灰尘后产生的日发电量信息；步骤2，根据所述日发电量信息确定表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失；步骤3，确定清洗光伏板的单次成本，并根据所述电费损失和所述单次成本确定最佳清洗间隔时间。另一方面，本发明提供了一种光伏板表面灰尘清洗控制装置，该装置包括获取模块和处理模块；所述获取模块，用于获取光伏板在相同气象条件下，表面积聚不同天数的灰尘后产生的日发电量信息；所述处理模块，用于根据所述日发电量信息确定表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失；以及确定清洗光伏板的单次成本，并根据所述电费损失和所述单次成本确定最佳清洗间隔时间。本发明提供的光伏板表面灰尘清洗控制方法和装置的有益效果是，由于大型光伏电站主要位于内陆干燥地区，一年日照天数在300天以上，选取连续若干天进行测试，可以认为光伏板处于相同气象条件下。在相同气象条件下，每天都有一定的灰尘积聚于光伏板表面，随着灰尘积聚量增多，如果不进行清洗，光伏板的日发电量也将逐渐减少，通过采集表面积聚不同天数的灰尘后光伏板产生的日发电量信息，可以获得一个基础数据库，在确定了例如电价等经济性因素后，可以根据上述基础数据库确定光伏板的经济电费损失。由于每次清洗全部光伏板的成本是基本固定的，而光伏板因灰尘积聚产生的电费损失则呈曲线形式，通过比对时间轴上的清洗成本和电费损失可以获得二者的相交点或附近的值，也就是在清洗成本确定的前提下的最佳清洗间隔时间。这样便可以最合适的时间间隔清洗光伏板，降低清洗用水成本，提高光伏发电效率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例的一种光伏板表面灰尘清洗控制方法的流程示意图；图2为本发明实施例的一种光伏板表面灰尘清洗控制装置的结构框图；图3为本发明实施例的光伏板的电费损失与清洗成本的对比示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1所示，本发明实施例提供的一种光伏板表面灰尘清洗控制方法包括：步骤1，获取光伏板在相同气象条件下，表面积聚不同天数的灰尘后产生的日发电量信息。步骤2，根据所述日发电量信息确定表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失。步骤3，确定清洗光伏板的单次成本，并根据所述电费损失和所述单次成本确定最佳清洗间隔时间。在本实施例中，由于大型光伏电站主要位于内陆干燥地区，一年日照天数在300天以上，选取连续若干天进行测试，可以认为光伏板处于相同气象条件下。在相同气象条件下，每天都有一定的灰尘积聚于光伏板表面，随着灰尘积聚量增多，如果不进行清洗，光伏板的日发电量也将逐渐减少，通过采集表面积聚不同天数的灰尘后光伏板产生的日发电量信息，可以获得一个基础数据库，在确定了例如电价等经济性因素后，可以根据上述基础数据库确定光伏板的经济电费损失。由于每次清洗全部光伏板的成本是基本固定的，而光伏板因灰尘积聚产生的电费损失则呈曲线形式，通过比对时间轴上的清洗成本和电费损失可以获得二者的相交点或附近的值，也就是在清洗成本确定的前提下的最佳清洗间隔时间。这样便可以最合适的时间间隔清洗光伏板，降低清洗用水成本，提高光伏发电效率。优选地，在所述步骤1之前，还包括：步骤4，确定n块光伏板，并对n块光伏板进行从1至n的编号。步骤5，设置测量周期为t，t等于n，在第t天，控制清洗装置仅清洗第n块光伏板，t等于n，在第t天，控制发电量测量装置分别测量第1至n块光伏板的日发电量，其中，1≤n≤n，1≤t≤t。选用规格相同的n块光伏板，并对其进行从1至n的编号。令清洗时间为每天上午九点，电量测量时间为第t天下午六点。在第1天仅清洗第1块光伏板，在第2天仅清洗第2块光伏板，直至第t天清洗第n块光伏板，这样可以在第t天，这一具有特定气象条件的标定日期，分别测量第1块至第n块光伏板在相同气象条件下的当日发电量。第1块光伏板在第t天的发电量表征积聚了t-1天灰尘后光伏板的光电能转换能力，第2块光伏板在第t天的发电量表征积聚了t-2天灰尘后光伏板的光电能转换能力，依次类推。优选地，所述步骤2具体包括：步骤2.1，确定第n块光伏板的日发电量qn，确定第n块光伏板的日发电量qn，根据第一公式确定第n块光伏板的发电量损失δqn，所述第一公式为δqn＝|qn-qn|。步骤2.2，确定实时电价p，根据第二公式确定第n块光伏板的单块电费损失cn，所述cn＝δqn×p。步骤2.3，确定积聚了t天灰尘的光伏板的累积电费损失st＝∑cn，并根据所述累积电费损失st确定光伏板的电费损失-时间二维数组w[st,t]。步骤2.4，根据最小二乘法对所述电费损失-时间二维数组w[st,t]进行拟合，获得所述表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失为st＝a0+a1t+a2t2，其中，a0、a1和a2分别为多项式系数。由于在第t天早上对第n块光伏板进行了清洗，可确定第n块光伏板的当日下午测量的日发电量qn为没有灰尘积聚的正常光伏板日发电量，令其为基础值。第1块至第n块之间任意一块，即第n块的光伏板的日发电量qn和qn之间具有一定差值，也就是t-t天积聚的灰尘所造成的发电量损失δqn。将实时电价与δqn相乘便可获得每块光伏板的电费损失cn。则光伏板积聚t天灰尘后的累积电费损失为st＝∑cn，由于t可表示灰尘积聚的天数，因此，获得根据st获得光伏板的电费损失-时间二维数组w[st,t]，由于qn为基础值，第n块光伏板被认为没有发电量损失，只有第1块至第n-1块光伏板因灰尘积聚产生发电量损失，故此时1≤n＜n，也就是1≤t＜t。即，电费损失-时间二维数组包括w1＝[s1,1]，w2＝[s2,2]，…，wt-1＝[st-1,t-1]。根据最小二乘法对所述电费损失-时间二维数组w[st,t]进行拟合。首先对数组[st,t](t＝1,…,t-1)构造二次多项式p(t)＝a0+a1t+a2t2，令i为p(t)与st的差的平方和，即数据拟合的依据是使i最小，通过下式令i的极值点为零，可求得多项式的三个系数a0、a1和a2。则拟合得到的表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失的函数表达式为st＝＝a0+a1t+a2t2。需要注意的是，由于1≤n＜n，qn、δqn和cn均为数组。优选地，所述步骤3具体包括：步骤3.1，根据第三公式确定清洗光伏板的单次成本sr，所述第三公式为sr＝a+b+c，其中，a为人工费用成本，b为水费成本，c为管理费用成本。步骤3.2，比较st与sr，当st≥sr时，确定数值最小的t为所述最佳清洗间隔时间。清洗光伏板的单次成本包括人工费用成本、水费成本和管理费用成本。令每人按d元/天工资计算，需要e人进行清洗，则人工费用成本a＝d×e；水费单价f按当地工业用水收费标准，一次清洗耗水量g吨，则水费成本b＝f×g；管理费用成本按该光伏电站清洗工作运维标准核算。由于清洗光伏板的单次成本sr是基本固定的，在二维坐标系中显示为一条直线，而拟合得到的st则为一条曲线，可以和sr相交。令横轴为时间轴，比较st与sr，当st≥sr时，也就是因灰尘积聚引起的电费损失大于或等于需要对灰尘进行清洗的成本时，进行光伏板清洗是比较合适的。相交点或与相交点最临近的整数点t即为最佳清洗间隔时间。优选地，n＝30，也就是确定30块光伏板，分30天分别对1号光伏板至30号光伏板进行清洗，并在第30天分别测量30块光伏板的日发电量。如图2所示，本发明实施例提供的一种光伏板表面灰尘清洗控制装置包括获取模块和处理模块。所述获取模块，用于获取光伏板在相同气象条件下，表面积聚不同天数的灰尘后产生的日发电量信息。所述处理模块，用于根据所述日发电量信息确定表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失；以及确定清洗光伏板的单次成本，并根据所述电费损失和所述单次成本确定最佳清洗间隔时间。优选地，所述处理模块还用于：确定n块光伏板，并对n块光伏板进行从1至n的编号；以及设置测量周期为t，t等于n，在第t天，控制清洗装置仅清洗第n块光伏板，t等于n，在第t天，控制发电量测量装置分别测量第1至n块光伏板的日发电量，其中，1≤n≤n，1≤t≤t。优选地，所述处理模块具体用于：确定第n块光伏板的日发电量qn，确定第n块光伏板的日发电量qn，根据第一公式确定第n块光伏板的发电量损失δqn，所述第一公式为δqn＝|qn-qn|。确定实时电价p，根据第二公式确定第n块光伏板的单块电费损失cn，所述cn＝δqn×p。确定积聚了t天灰尘的光伏板的累积电费损失st＝∑cn，并根据所述累积电费损失st确定光伏板的电费损失-时间二维数组w[st,t]。根据最小二乘法对所述电费损失-时间二维数组w[st,t]进行拟合，获得所述表面积聚有灰尘的光伏板的电费损失为st＝a0+a1t+a2t2，其中，a0、a1和a2分别为多项式系数。优选地，所述处理模块具体还用于：根据第三公式确定清洗光伏板的单次成本sr，所述第三公式为sr＝a+b+c，其中，a为人工费用成本，b为水费成本，c为管理费用成本。比较st与sr，当st≥sr时，确定数值最小的t为所述最佳清洗间隔时间。优选地，n＝30，也就是确定30块光伏板，分30天分别对1号光伏板至30号光伏板进行清洗，并在第30天分别测量30块光伏板的日发电量。下面以某规模化光伏电站作为研究对象，对本发明的一种光伏板表面灰尘清洗控制方法和装置进行进一步的说明。该规模电站一共有1000块光伏板，每块光伏板表面积为1.6368m2，选取其中的30块光伏板作为测试板，顺序编号为a1、a2.....a30，对其进行连续30天的测试。在某月1日开始进行测试，即1号清洗a1光伏板，2号清洗a2光伏板，直至30号清洗a30光伏板，并于当月30号收集30块光伏板当日发电量数据，如表1所示。表1光伏板当日(30号)发电量光伏板编号当日发电量(10-3kw.h)光伏板编号当日发电量(10-3kw.h)a1695a161020a2710a171040a3715a181055a4735a191065a5755a201085a6790a211100a7820a221115a8850a231125a9880a241135a10905a251140a11925a261150a12950a271175a13970a281190a14990a291200a151005a301220以表1数据为基础，计算因灰尘积聚t天导致的光伏板日发电量损失δqt＝|qt-q30|，其中，t＝n，n表示光伏板编号，计算结果如表2所示。表2光伏板当日(30号)发电量损失取实时电价p＝0.8元，计算得到当日电费经济损失cn、累计电费经济损失st及二维数组w[st,t]，计算结果如表3所示。表3光伏板灰尘积聚-经济损失数据如图3所示，采用最小二乘法拟合得到光伏电站的经济电费损失-时间曲线函数st-t，如图3中方形数据点拟合曲线所示，其拟合曲线函数为：st＝0.1431-0.0313t+0.0075t2。光伏电站全部1000块光伏板一次清洗的费用计算如下：该电站光伏板表面积为1.6368m2*1000＝1636.8m2，每人每天清洗100m2，人工成本150元/天，则清洗人工费用为1638.8÷100*150＝2550元；平均每平米消耗水量0.24吨，则整个光伏电站清洗一次耗水约为400吨，水费单价取2.32元/吨，水费成本为400吨*2.32元/吨＝928元；管理费用每次清洗收取1000元。则该光伏电站全部光伏板一次清洗的总成本2250+928+1000＝4178元。则每块光伏板清洗成本为sr＝4178÷1000＝4.178元，如图3中菱形数据点连线所示。令st＝4.178，则可计算出该光伏电站光伏板的最优清洗间隔周期为25天。读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。当前第1页12