【144】?第37卷?第9期?
2015-09(下)
基于PLC 的光伏阵列自动清洁装置的设计
Design of automatic cleaning device of PV array based on PLC
王秋平，魏 浩，张 淼，张 进，陈志强
WANG Qiu-ping, WEI Hao, ZHANG Miao, ZHANG Jin, CHEN Zhi-qiang
（东北电力大学，吉林 132000）
摘 要：对于目前光伏电站中光伏阵列的清洁难度大和自动化清洁程度低的问题，研发了一种光伏阵列
自动清洁装置，此装置将柔性传动技术与计算机控制技术相结合，采用PLC控制器，实现了对现场光伏阵列的自动清洁功能。经过现场试验测试，结果表明光伏阵列自动清洁装置具有功耗低、清洁效率高、稳定可靠的特点，并且能够有效提高光伏阵列的发电效率。
关键词：太阳能；光伏阵列；自动清洁；PLC 中图分类号：TP23 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2015)09(下)-0144-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.09(下).38
收稿日期：2015-04-29
作者简介：王秋平（1973 -），女，吉林人，副教授，博士，主要从事测量延迟滤波方法研究、非线性滤波方法在ATP 系统及光电跟踪系统中的应用研究。0 引言
太阳能发电是摆脱对化石燃料的依赖，减少温室气体排放的重要手段之一。2012年7月国家发展和改革委员会印发的《可再生能源发展“十二五”规划》中指出，2020年我国太阳能光伏发电装机规模将达4700万kW [1]。太阳能光伏发电站中将太阳能转化为电能的部件是光伏组件，光伏组件的光电转换效率是衡量光伏组件将太阳能转化为电能的重要指标[2]
。通常情况下，当光伏组件上有积灰或者其他不透明物体遮挡时，不仅会降低光伏组件的光电转换效率，而且会致使被遮挡的部分产生局部过热，严重的积灰覆盖还将导致光伏组件烧毁而完全失去光电转化的功能
[3～5]
。
目前国内外对光伏组件的清洁主要有两种方法，一种是应用于航天领域的高端光伏组件清洁技术，采用电化学方法清理表面附着的灰尘，该方法成本很高不利于推广[6]；另一种方法是人工清洁，使用高空作业工具进行人工清洁，不仅危险系数大，而且维护成本高、效率低。由此可见，太阳能光伏电站中，对于由多个光伏组件串并联组成的大型光伏阵列的清洁依然是一个难题。目前市场上亟需找到一种高效、可靠、性价比高的清洁光伏阵列的解决方案，以提高“绿色能源”转换效率、满足低碳社会经济发展的需要。
本文针对目前清洁光伏阵列存在的难点和问题，根据专利号为ZL 2012 2 0087819.2的实用新型专利，设计了一种清洁效果明显、效率高、成本和维护成本低、功能完善、性价比高的光伏阵列自动清洁装置，此装置可实现对光伏阵列的智能清洁，满足光伏阵列维护领域的市场需要。
1 自动清洁装置
目前，国内太阳能光伏电站多建在阳光充足的西北地区[7]，西北地区气候具有光照充足、气候干旱、少雨的特点，但西北多风沙、地理位置偏僻，因此仅由人工对太阳能光伏电站进行清洁的难度大、成本高、周期长。
自动清洁装置根据光伏发电工程的特点，采用柔性传动技术和计算机控制技术相结合的设计方法，实现了机械传动与清洁毛刷的自动控制。其中柔性传动机构的设计，可以适应现场光伏阵列高低不平的情况，并具有清洁毛刷的自动校正功能。计算机控制技术采用PLC 控制器，实现了清洁周期、清洁时间、清洁次数以及毛刷自清洁时间的设定。并且系统还具有故障自诊断功能。自动清洁装置具体工作过程如图1所示。
图1 自动清洁装置工作流程图