一种基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统及其工作方法与流程

1.本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统及其工作方法。


背景技术：

2.水上漂浮式光伏发电系统是近几年兴起的一种新型发电模式，是指在水塘、小型湖泊、水库、采煤塌陷区、堰塞湖等水域环境建设的光伏电站，以解决传统光伏发电占地面积大的问题，水上漂浮式光伏电站较同区域的地面或屋顶电站多发11％的电能，其项目内部收益率高于地面或屋顶电站。水上漂浮式光伏电站摆脱了土地的限制，无需大面积占地，有效补充部分地区光伏发电缺口；成为目前光伏发电行业不可忽视的重要发展方向。
3.由于一年中太阳高度角不同，且一天中光照的角度也在实时变化，水上漂浮式光伏阵列的方位角和倾角也处在不停的变化中，方位角和倾角都会影响水上漂浮式光伏阵列的整体发电效率；同时，光伏组件的工作温度较高也会影响发电效率。另外，当遭遇大风时，光伏组件有被破坏的安全隐患。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统及其工作方法，提高了漂浮式光伏系统自动化程度，使漂浮式光伏系统始终保持较高的发电效率，同时提高了系统的安全性和稳定性。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.本发明公开了一种基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统，包括由若干光伏组件组成的漂浮式光伏阵列、控制系统、gps传感器、角度传感器、温度传感器、风速传感器、光照传感器、雨滴传感器、方位角控制装置、倾角控制装置和喷淋降温装置；
7.gps传感器、角度传感器、风速传感器、光照传感器和雨滴传感器设在漂浮式光伏阵列上，温度传感器设在光伏组件上，方位角控制装置设在漂浮式光伏阵列的浮体上，倾角控制装置和喷淋降温装置设在光伏组件的支架上；gps传感器、角度传感器、温度传感器、风速传感器、光照传感器、雨滴传感器、方位角控制装置、倾角控制装置和喷淋降温装置均与控制系统连接。
8.优选地，控制系统包括数据处理模块、存储模块、处理器模块、历史数据模块和时钟芯片模块；数据处理模块的输入端与gps传感器、角度传感器、温度传感器、风速传感器、光照传感器和雨滴传感器连接，数据处理模块的输出端与处理器模块连接，处理器模块分别与存储模块、历史数据模块、时钟芯片模块、方位角控制装置、倾角控制装置和喷淋降温装置连接。
9.优选地，方位角控制装置包括电机和若干螺旋桨，若干螺旋桨设在浮体下方，若干螺旋桨与电机连接，电机与控制系统连接。
10.优选地，倾角控制装置包括俯仰角调节机构，光伏组件通过俯仰角调节机构与支
架连接。
11.优选地，喷淋降温装置包括供水系统和喷头，供水系统的一端与喷头连接，另一端设在水源内，喷头与支架连接且正对光伏组件的表面。
12.进一步优选地，供水系统与喷头之间设有过滤系统。
13.优选地，温度传感器为贴片式温度探头或红外测温仪。
14.优选地，风速传感器与光伏组件的边框固定连接。
15.本发明公开的上述漂浮式光伏发电智能控制系统的工作方法，包括：
16.控制系统根据gps传感器和角度传感器的数据，通过方位角控制装置和倾角控制装置对光伏组件的倾角和方位角进行控制；控制系统根据光照传感器的数据，实时调节光伏组件的方位角和倾角；控制系统根据温度传感器的数据，当超过温度设定阈值时，通过喷淋降温装置对光伏组件进行喷淋降温；控制系统根据风速传感器的数据，当超过风速设定阈值时，通过倾角控制装置减小光伏组件的倾角；控制系统根据雨滴传感器的数据，当光伏组件需要清洗时，通过倾角控制装置将光伏组件的倾角调节至最优清洁角度。
17.优选地，温度设定阈值为60℃，最优清洁角度为45
°
。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
19.本发明公开的一种基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统，能够对gps传感器和角度传感器的数据光伏组件方位角和倾角的进行控制，并通过光照传感器的数据进行实时调整；温度传感器能够监控光伏组件表面的温度，当温度较高时对光伏组件进行喷淋降温；使漂浮式光伏系统保持较高的发电效率。当雨滴传感器检测到下雨时，光伏组件的倾角调节至最优清洁角度，就能够利用降雨对光伏组件表面进行清洁，节约了能源。当风速传感器检测到风速较高时，通过调整光伏组件的倾角，能够减少风阻，避免漂浮式光伏阵列被大风破坏，提高了漂浮式光伏系统的安全性和稳定性。
20.进一步地，控制系统内置有历史数据模块和时钟芯片模块，能够参照历史数据对光伏组件的方位角和倾角进行初始设置，提高了控制的效率。
21.进一步地，风速传感器与光伏组件的边框固定连接，能够随光伏组件一起运动，保证测得风速的与光伏组件受到的风阻对应，提高控制的精度。
22.本发明公开的上述基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统的工作方法，提高了漂浮式光伏系统自动化程度，使漂浮式光伏系统始终保持较高的发电效率，同时提高了系统的安全性和稳定性，具有良好的应用前景。
附图说明
23.图1为本发明的漂浮式光伏系统结构示意图；
24.图2为本发明的系统构成框图。
25.图中：1
‑
控制系统、2
‑
gps传感器、3
‑
角度传感器、4
‑
温度传感器，5
‑
风速传感器、6
‑
光照传感器、7
‑
雨滴传感器、8
‑
方位角控制装置、9
‑
倾角控制装置、10
‑
喷淋降温装置。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明做进一步详细描述，其内容是对本发明的解释而不是限定：
27.如图1和图2，为本发明的基于多种传感器控制的漂浮式光伏系统，包括由若干光伏组件组成的漂浮式光伏阵列、控制系统1、gps传感器2、角度传感器3、温度传感器4、风速传感器5、光照传感器6、雨滴传感器7、方位角控制装置8、倾角控制装置9和喷淋降温装置10；
28.gps传感器2、角度传感器3、风速传感器5、光照传感器6和雨滴传感器7设在漂浮式光伏阵列上，温度传感器4设在光伏组件上，方位角控制装置8设在漂浮式光伏阵列的浮体上，倾角控制装置9和喷淋降温装置10设在光伏组件的支架上；gps传感器2、角度传感器3、温度传感器4、风速传感器5、光照传感器6、雨滴传感器7、方位角控制装置8、倾角控制装置9和喷淋降温装置10均与控制系统1连接。
29.在本发明的一个较优的实施例中，控制系统1包括数据处理模块、存储模块、处理器模块、历史数据模块和时钟芯片模块；数据处理模块的输入端与gps传感器2、角度传感器3、温度传感器4、风速传感器5、光照传感器6和雨滴传感器7连接，数据处理模块的输出端与处理器模块连接，处理器模块分别与存储模块、历史数据模块、时钟芯片模块、方位角控制装置8、倾角控制装置9和喷淋降温装置10连接。
30.在本发明的一个较优的实施例中，方位角控制装置8包括电机和若干螺旋桨，若干螺旋桨设在浮体下方，若干螺旋桨与电机连接，电机与控制系统1连接。
31.在本发明的一个较优的实施例中，倾角控制装置9包括俯仰角调节机构，光伏组件通过俯仰角调节机构与支架连接，俯仰角调节机构可以采用电动球铰。
32.在本发明的一个较优的实施例中，喷淋降温装置10包括供水系统和喷头，供水系统的一端与喷头连接，另一端设在水源内，喷头与支架连接且正对光伏组件的表面。优选地，供水系统与喷头之间设有过滤系统，能够过滤掉水源里的杂质。
33.在本发明的一个较优的实施例中，温度传感器4采用贴片式温度探头或红外测温仪，贴片式温度探头可以设置在光伏组件背面，红外测温仪可以固定在支架上，正对光伏组件上的区域。
34.在本发明的一个较优的实施例中，风速传感器5与光伏组件的边框固定连接。
35.上述漂浮式光伏发电智能控制系统的工作方法，包括：
36.控制系统1根据gps传感器2和角度传感器3的数据，通过方位角控制装置8和倾角控制装置9对光伏组件的倾角和方位角进行控制；控制系统1根据光照传感器6的数据，实时调节光伏组件的方位角和倾角；控制系统1根据温度传感器4的数据，当超过温度设定阈值时，通过喷淋降温装置10对光伏组件进行喷淋降温；控制系统1根据风速传感器5的数据，当超过风速设定阈值时，通过倾角控制装置9减小光伏组件的倾角；控制系统1根据雨滴传感器7的数据，当光伏组件需要清洗时，通过倾角控制装置9将光伏组件的倾角调节至最优清洁角度。
37.通常的，温度设定阈值为60℃，最优清洁角度为45
°
。
38.以上所述，仅为本发明实施方式中的部分，本发明中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的内容，以便于更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。