水面双面光伏组件的控制装置、发电单元及阵列群的制作方法

1.本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种水面双面光伏组件的控制装置、水面光伏发电单元及光伏组件阵列群。


背景技术：

2.目前，可调支架是在固定支架的基础上增加了光伏组件安装角度随季节可调的功能，一年内可以实现多次角度调节，与固定支架方案相比，可调支架方案一般能提升5％左右的发电量。另外，双面组件可实现发电成本的显著降低和发电收益的显著提升，因此，出现了可调支架与双面组件的结合方式。采用可调支架运行方式的双面组件的光伏电站，可以通过在不同月份采用不同倾角来提升光伏电站的发电量。
3.但是，双面组件的背面增益受离地高度、倾角、地面反射率等因素影响。特别是在采用可调支架运行方式的双面组件的水面光伏电站，由于水位值是经常性发生变化的，因此双面组件的背面增益很容易受到水面高低变化的影响，难以获得最大的发电量。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提供一种水面双面光伏组件的控制装置、水面光伏发电单元及光伏组件阵列群，旨在解决现有技术中对于采用可调支架运行方式的双面组件的水面光伏电站，容易受到水位高低变化的影响而无法获得最大的发电量的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供一种水面双面光伏组件的控制装置，所述水面双面光伏组件的控制装置，包括水位传感器和倾角调节装置；
6.所述水位传感器与所述倾角调节装置电连接，用于获取双面光伏组件所处的水位数据；
7.所述倾角调节装置用于根据所述水位数据和双面光伏组件的当前倾角对所述双面光伏组件进行倾角调节。
8.在一实施例中，所述倾角调节装置包括倾角传感器、控制箱和电机；
9.所述水位传感器与所述控制箱电连接；
10.所述倾角传感器安装于所述双面光伏组件之上，与所述控制箱电连接，用于获取所述双面光伏组件的当前倾角；
11.所述控制箱与所述电机电连接，用于根据所述水位数据和所述当前倾角控制所述电机运转，以带动所述双面光伏组件至最大发电量对应的目标倾角。
12.在一实施例中，所述控制箱包括主控芯片、第一通讯口、第二通讯口；
13.所述主控芯片与所述水位传感器通过所述第一通讯口电连接；
14.所述主控芯片与所述倾角传感器通过所述第二通讯口电连接；
15.所述主控芯片与所述电机电连接；
16.所述主控芯片用于通过所述第一通讯口的水位数据和所述第二通讯口的当前倾角控制所述电机运转，以带动所述双面光伏组件至最大发电量对应的目标倾角。
17.在一实施例中，所述水面双面光伏组件的控制装置还包括辐照传感器，所述控制箱还包括第三通讯口；
18.所述辐照传感器与所述主控芯片通过所述第三通讯口电连接；
19.所述主控芯片用于通过所述第一通讯口的历史水位数据、所述第二通讯口的历史倾角数据和所述第三通讯口的历史辐照数据建立支架倾角调节模型。
20.在一实施例中，所述主控芯片用于将所述第一通讯口的水位数据和所述第二通讯口的当前倾角输入至所述支架倾角调节模型得到最大发电量对应的目标倾角，并控制所述电机运转，以带动所述双面光伏组件至所述目标倾角。
21.为实现上述目的，本实用新型提供一种水面光伏发电单元，所述水面光伏发电单元包括双面光伏组件和如上任一项所述的水面双面光伏组件的控制装置，其中，所述水面双面光伏组件的控制装置的倾角调节装置的倾角传感器安装于所述双面光伏组件之上。
22.为实现上述目的，本实用新型提供一种光伏组件阵列群，所述光伏组件阵列群，包括多个如上所述的处于同一水位值区域的水面光伏发电单元。
23.在一实施例中，在所述光伏组件阵列群中的其中一个所述水面光伏发电单元上设置水位传感器。
24.在一实施例中，所述光伏组件阵列群，包括还主控制室；
25.所述主控制室与所述光伏组件阵列群中各个所述水面光伏发电单元的控制箱电连接，用于接收其中一个水面光伏发电单元的控制箱转发的水位传感器采集的水位数据，并下发根据水位数据确定的最大发电量对应的目标倾角至各所述水面光伏发电单元的控制箱。
26.在一实施例中，所述主控制室包括第一通讯接口和第二通讯接口；
27.所述主控制室通过所述第二通讯接口与各所述控制箱电连接，并通过所述第一通讯接口与各所述控制箱中连接有所述水位传感器的目标控制箱电连接；
28.所述主控制室用于通过所述第一通讯接口接收所述目标控制箱转发的水位传感器采集的水位数据，并通过所述第二通讯接口下发根据水位数据确定的最大发电量对应的目标倾角至各所述控制箱。
29.本实用新型技术方案中，水面双面光伏组件的控制装置，包括水位传感器和倾角调节装置；所述水位传感器与所述倾角调节装置电连接，用于获取双面光伏组件所处的水位数据；所述倾角调节装置用于根据所述水位数据和双面光伏组件的当前倾角对所述双面光伏组件进行倾角调节。
30.通过检测水面光伏电站的双面光伏组件的水位高低的水位数据，进而确定双面光伏组件与水面的距离，根据已有支架倾角调节模型确定双面光伏组件在当前水位数据、当前与水面的距离时可获得的最大发电量对应的目标倾角，调节双面光伏组件的角度至该目标倾角，从而对于采用可调支架运行方式的双面组件的水面光伏电站，适应水位高低变化的影响而获得最大的发电量，最大程度的提升发电量。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
32.图1为本实用新型实施例水面光伏发电单元示意图；
33.图2为本实用新型实施例水位数据示意图；
34.图3为本实用新型实施例水面双面光伏组件的控制系统的清洗位置的侧视结构图。
35.附图标号说明：
[0036][0037]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0038]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0039]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0040]
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0041]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0042]
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领
域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0043]
本实用新型提供一种水面双面光伏组件的控制装置，水面双面光伏组件的控制装置200包括水位传感器1、倾角调节装置2；
[0044]
水位传感器1与倾角调节装置2电连接，用于获取双面光伏组件3所处的水位数据；
[0045]
倾角调节装置2用于根据水位数据和双面光伏组件3的当前倾角对双面光伏组件3进行倾角调节。
[0046]
参照图1，在水面上放置水位传感器1，水位传感器1与倾角调节装置2电连接，水位传感器1可使用投入式水位计或者超声波水位计，用于获取双面光伏组件3所处的水位数据。参照图2，假设立柱设置于双面光伏组件3的中心、中点，假设在图2中展示为光伏组件的宽度。双面光伏组件3所处的水位数据为组件与水面距离d，等于立柱高h减去水位传感器1测量得到的水位高h、再减去光伏组件宽度的一半在垂直方向上的投影。
[0047]
倾角调节装置2根据水位数据和双面光伏组件3的当前倾角a对双面光伏组件3进行倾角调节，具体的，在倾角调节装置2中预先写入支架倾角调节模型，该模型根据水位数据计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，然后倾角调节装置2控制双面光伏组件3从当前倾角a转动至目标倾角。从而不需改变原先结构，只需要增加水位传感器1，特别是在水位数据一致区域，投入成本非常之少，即可较大提升发电量。
[0048]
其中，通过收集项目信息(项目地理位置、光伏组件信息、阵列间距、支架倾角可调节范围等)，利用仿真软件分析，得到不同水位数据对应的双面光伏组件3发电量最大的倾角，从而建立支架倾角调节模型。
[0049]
通过检测水面光伏电站的双面光伏组件3的水位高低的水位数据，进而确定双面光伏组件3与水面的距离，根据已有支架倾角调节模型确定双面光伏组件3在当前水位数据、当前与水面的距离时可获得的最大发电量对应的目标倾角，调节双面光伏组件3的角度至该目标倾角，从而对于采用可调支架运行方式的双面组件的水面光伏电站，适应水位高低变化的影响而获得最大的发电量，最大程度的提升发电量。
[0050]
在一实施例中，倾角调节装置2包括倾角传感器22、控制箱21和电机；
[0051]
水位传感器1与控制箱21电连接；
[0052]
倾角传感器22安装于双面光伏组件3之上，与控制箱21电连接，用于获取双面光伏组件3的当前倾角；
[0053]
控制箱21与电机电连接，用于根据水位数据和当前倾角控制电机运转，以带动双面光伏组件3至最大发电量对应的目标倾角。
[0054]
参照图1，在控制箱21中预先写入支架倾角调节模型，该模型根据水位数据计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，然后控制箱21控制电机运转，将双面光伏组件3从当前倾角a带动至目标倾角。也就是说，控制箱21在得到倾角传感器22采集的当前倾角a以及确定了水位传感器1采集的水位数据对应的目标倾角之后，在当前倾角a的基础上，以当前倾角a和目标倾角之间的倾角差控制电机转动，从而带动双面光伏组件3至最大发电量对应的目标倾角。
[0055]
在一实施例中，所述控制箱21包括主控芯片、第一通讯口、第二通讯口；
[0056]
所述主控芯片与所述水位传感器1通过所述第一通讯口电连接；
[0057]
所述主控芯片与所述倾角传感器22通过所述第二通讯口电连接；
[0058]
所述主控芯片与所述电机电连接；
[0059]
所述主控芯片用于通过所述第一通讯口的水位数据和所述第二通讯口的当前倾角控制所述电机运转，以带动所述双面光伏组件3至最大发电量对应的目标倾角。
[0060]
所述水面双面光伏组件的控制装置200还包括辐照传感器，所述控制箱21还包括第三通讯口；
[0061]
所述辐照传感器与所述主控芯片通过所述第三通讯口电连接；
[0062]
所述主控芯片用于通过所述第一通讯口的历史水位数据、所述第二通讯口的历史倾角数据和所述第三通讯口的历史辐照数据建立支架倾角调节模型。
[0063]
所述主控芯片用于将所述第一通讯口的水位数据和所述第二通讯口的当前倾角输入至所述支架倾角调节模型得到最大发电量对应的目标倾角，并控制所述电机运转，以带动所述双面光伏组件3至所述目标倾角。
[0064]
参照图1，控制箱21包括主控芯片、第一通讯口和第二通讯口。主控芯片与水位传感器1通过第一通讯口电连接，从第一通讯口接收水位传感器1采集的水位数据。主控芯片与倾角传感器22通过第二通讯口电连接，从第二通讯口接收倾角传感器22采集的当前倾角a。然后，主控芯片通过预先写入的支架倾角调节模型，根据水位数据计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，然后控制箱21控制电机运转，将双面光伏组件3从当前倾角a带动至目标倾角。
[0065]
本实用新型提供一种水面光伏发电单元100，水面光伏发电单元100包括双面光伏组件3和如上任一项所述的水面双面光伏组件的控制装置200，其中，所述水面双面光伏组件的控制装置200的倾角调节装置2的倾角传感器22安装于所述双面光伏组件3之上。
[0066]
本实用新型提供一种光伏组件阵列群，光伏组件阵列群包括多个如上所述的处于同一水位值区域的水面光伏发电单元100。
[0067]
当多个水面光伏发电单元100处于同一水位值(水位数据)区域时，可组成光伏组件阵列群，同一个光伏组件阵列群中只需有一个水面光伏发电单元100设置有水位传感器1，即可作为该光伏组件阵列群其它水面光伏发电单元100的水位数据，可有效的降低传感器和线材的成本。
[0068]
在一实施例中，在光伏组件阵列群中的其中一个水面光伏发电单元100上设置水位传感器1。
[0069]
可以在光伏组件阵列群中的每个水面光伏发电单元100上都设置有水位传感器1，使每个水面光伏发电单元100都可以实现单独控制。而出于成本考虑，也可以只在其中一个水面光伏发电单元100上设置水位传感器1。参照图3，在光伏组件阵列群中的其中一个水面光伏发电单元100上设置水位传感器1，由于光伏组件阵列群中的水面光伏发电单元100处于同一水位值区域，所以，可以以其中一个水面光伏发电单元100的水位传感器1采集到的水位数据作为光伏组件阵列群中其他水面光伏发电单元100的水位数据，从而减小成本。
[0070]
在一实施例中，光伏组件阵列群还包括主控制室；
[0071]
主控制室与光伏组件阵列群中各个水面光伏发电单元100的控制箱21电连接，用于接收其中一个水面光伏发电单元100的控制箱21转发的水位传感器1采集的水位数据，并下发根据水位数据确定的最大发电量对应的目标倾角至各水面光伏发电单元100的控制箱
21。
[0072]
由于光伏组件阵列群中其他未设置水位传感器1的水面光伏发电单元100的控制箱21，无法获得水位数据，从而无法进一步进行控制。所以，设置主控制室接收光伏组件阵列群中设置有水位传感器1的水面光伏发电单元100转发的水位数据，主控制室再根据水位数据和预先写入主控制室的支架倾角调节模型计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，主控制室进而下发该目标倾角至各水面光伏发电单元100的控制箱21，从而使得控制箱21根据接收到的目标倾角控制对双面光伏组件3进行倾角调节。其中，主控制室与光伏组件阵列群中各个水面光伏发电单元100的控制箱21的电连接可以是有线电连接有线通信，也可以是无线电连接的无线通信。
[0073]
其中，也可以是主控制室只做转发不做计算，直接将接收到的水位数据转发至各水面光伏发电单元100的控制箱21，由控制箱21根据水位数据和预先写入控制箱21的支架倾角调节模型计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，从而使得控制箱21根据该目标倾角控制对双面光伏组件3进行倾角调节。
[0074]
在一实施例中，所述主控制室包括第一通讯接口和第二通讯接口；
[0075]
所述主控制室通过所述第二通讯接口与各所述控制箱21电连接，并通过所述第一通讯接口与各所述控制箱21中连接有所述水位传感器1的目标控制箱电连接；
[0076]
所述主控制室用于通过所述第一通讯接口接收所述目标控制箱转发的水位传感器1采集的水位数据，并通过所述第二通讯接口下发根据水位数据确定的最大发电量对应的目标倾角至各所述控制箱21。
[0077]
参照图3，主控制室包括第一通讯接口和第二通讯接口。主控制室与连接有水位传感器1的目标控制箱通过第一通讯接口电连接，从第一通讯接口接收目标控制箱转发的水位传感器1采集的水位数据。主控制室与各个控制箱21通过第二通讯接口电连接，从第二通讯接口下发根据水位数据确定的最大发电量对应的目标倾角至各控制箱21。其中，所述主控制室通过所述第二通讯接口与各所述控制箱21的电连接，以及通过所述第一通讯接口与各所述控制箱21中连接有所述水位传感器1的目标控制箱的电连接，可以是有线电连接有线通信，也可以是无线电连接的无线通信。
[0078]
在一实施例中，各水面光伏发电单元100的控制箱21用于在接收到主控制室下发的目标倾角之后，根据倾角传感器22采集的当前倾角和目标倾角之间的倾角差控制电机运转，以带动双面光伏组件3至目标倾角。
[0079]
在一实施例中，在光伏组件阵列群中的其中一个水面光伏发电单元100上设置倾角传感器22。
[0080]
为了极致的节省成本，除了只在其中一个水面光伏发电单元100上设置水位传感器1之外，还可以只在其中一个水面光伏发电单元100上设置倾角传感器22。由于光伏组件阵列群中的水面光伏发电单元100处于同一水位值区域，所以，可以将改水位值区域的水面光伏发电单元100设置为统一相同的初始倾角，如每天日落之后，将所有的水面光伏发电单元100的倾角均设置为水平。从而，可以只以其中一个水面光伏发电单元100的倾角传感器22采集到的倾角作为所有水面光伏发电单元100的倾角。
[0081]
在一实施例中，主控制室用于接收其中一个水面光伏发电单元100的控制箱21转发的水位传感器1采集的水位数据以及倾角传感器22采集的当前倾角，并下发当前倾角和
根据水位数据确定的最大发电量对应的目标倾角之间的倾角差至各水面光伏发电单元100的控制箱21。
[0082]
在极致的节省成本的情况下，主控制室在接收到唯一一个水位传感器1采集的水位数据以及唯一一个倾角传感器22采集的当前倾角之后，根据水位数据和预先写入主控制室的支架倾角调节模型计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，主控制室再下发当前倾角和目标倾角之间的倾角差至各水面光伏发电单元100的控制箱21，从而使得控制箱21根据接收到的倾角差控制对双面光伏组件3进行倾角调节。
[0083]
同样的，也可以是主控制室只做转发不做计算，直接将接收到的水位数据和当前倾角转发至各水面光伏发电单元100的控制箱21，由控制箱21根据水位数据和预先写入控制箱21的支架倾角调节模型计算得到当前水位数据对应最大发电量的目标倾角，从而使得控制箱21根据该目标倾角和当前倾角之间的倾角差对双面光伏组件3进行倾角调节。
[0084]
在一实施例中，各水面光伏发电单元100的控制箱21用于在接收到主控制室下发的倾角差之后，根据倾角差控制电机运转，以带动双面光伏组件3至目标倾角。
[0085]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。