清掃機器人對光伏發電量的提升分析

梁吉連+江偉+楊松+諸葛云+沈道軍

摘 要：本文重點分析了智能清掃機器人對平鋪組件和傾角組件清掃后發電量的提升情況，經過近一年的實驗跟蹤，在江陰某項目地實驗結果顯示，清洗機器人對平鋪組件的發電量提升20%左右，在最佳傾角的組件發電量提升1.5%左右，同時組件的熱斑現象明顯減少。故平鋪組件發電量提升明顯，可以批量引進智能清掃機器人，最佳傾角項目組件有待在不同區域進一步驗證。

關鍵詞：清掃機器人；發電量；平鋪；傾角

中圖分類號：TP242 文獻標志碼：A

0 引言

目前光伏組件被廣泛應用于光伏發電行業，我國很多地方的太陽能光伏電站都在西北地區， 環境相對較為惡劣，風沙、風雪等天氣會導致光伏組件表面極易沉積沙塵，這樣就會導致光伏電站光電轉化效率偏低，在實際的應用中，空氣中的灰塵也會不斷地沉積在光伏組件的表面， 也大大降低了光伏組件的發電效率。為了提升發電量需求對太陽能電池板表面的沙灰，積雪等異物進行定期的清掃，目前主流的清潔方式有人工干洗、人工水洗、工程車清潔等方式，但都做不到隨時清潔，只能定期清潔，費用成本比較高。目前多家企業和研究機構已經設計出對應的智能清掃機器人對太陽能電池板清掃，來解決光伏組件表面積灰等問題。但仍然存在一些問題，比如清掃效率較低，清掃效果不理想，環境適應能力差等，近幾年，分布式屋頂項目也很受歡迎，故本文重點跟蹤分析智能清掃機器人對平鋪屋頂和傾角屋頂對發電量提升的實際應用情況。

1 實驗

1.1 清掃機器工作原理介紹（圖1）

清掃機器人主要包括支撐框架、光伏組件、控制系統、蓄電池組、 傳動機構、導向輪等，所有部件均固定在支撐框架上。

動力單元分上下兩部分，每個動力單元包括支架、軸承，電機、聯軸器、輪軸、主動輪以及從動輪；側面導向輪安裝在支撐框架底部；激光探測組件安裝在主動輪和從動輪前方；電子控制系統安裝在支撐框架中下部；電池組固定在控制系統上方，為動力單元，激光探測組件及電子控制系統提供電力；清掃組件安裝在支撐框架底面；清掃組件材質可根據實際情況選擇使用等。

1.2 現行清潔方式對比

目前主流清潔電站組件方式見表1，存在的共同缺點是不能隨時清掃，人工操作人為因素較多，可能存在死角不清潔等情況，對發電量的提升只能起到暫時的作用，長期費用較高。

1.3 近年推薦清洗方法

表2 為近年較多研究機器人廠家推薦的使用方法，也是有前景，可實際提升發電量的智能清洗方式，本文重點就是引入智能清掃機器人在實際項目上對比分析發電量情況。

1.4 清掃機器人實驗設計

在江蘇江陰某項目地上分別引入某廠家的智能清掃機器人，分別選取平鋪屋頂和帶傾角屋頂，將對應實驗組和對比組的逆變器編號并注明標識，所有逆變器型號選取同一廠家，組件類型等實驗條件保持一致。具體編號和實驗條件見表3。

從2016年10月開始記錄每天實驗地的天氣情況，發電量情況，機器人根據組件表面情況，隨時清掃，一般晚上，陰雨天的時候設置自動清掃，實驗數據截止到2017年5月15號。

2 結果與分析

2.1 當地天氣記錄

圖2記錄了2016年10月到2017年5月15日的天氣和對應輻照度情況。從表中可以看出，當地天氣記錄情況符合江蘇天氣情況。后續所有發電量數據與此天氣記錄一一對應。

2.2 清掃機器人在傾角項目上實驗情況

根據在傾角項目上的實驗，由圖3數據可以看出，在有傾角的組件上，發電量均有不同程度的提升，從2016年10月到2017年5月平均發電量提升1.47%，最高發電量提升9.84%。

2.3 清掃機器人在平鋪項目上實驗情況

根據在平鋪項目上的實驗，由圖4數據可以看出，在有傾角的組件上，發電量均有不同程度的提升，從2016年10月到2017年5月平均發電量提升20%左右，最高發電量提升45.3%。

2.4 對熱斑的影響

實驗過程中智能機器人在清掃過程中，對組件的隱裂，鳥糞等異常有一定的反饋能力（具體有待進一步研究），故降低了熱斑的風險，從而提高了組件的使用壽命。

3 結論與建議

3.1 清洗機器人對平鋪組件的發電量提升20 %左右，平鋪組件易積灰塵，風，雨等沒法帶走灰塵故使用清洗機器后發電量明顯提升。

3.2 帶傾角的組件上灰塵易被風，雨水帶走，故使用清潔機器后對發電量的提升不明顯1.5%左右。

3.3 引進智能清掃機器人后，對應清掃的組件熱斑現象明顯減少，有效提升了組件的使用壽命。

3.4 在平鋪項目中，可適當引進智能清掃機器人，傾角項目中，可選擇不同區域適當運用，已收集更多實際發電量數據。

參考文獻

[1]王斯成.關注光伏五要素，實現收益最大化[N].中國能源報，2014-02-10（24）.

[2]王哲，林燕梅.未來智能光伏電站幾點思考[J].太陽能，2014（9）：12 -15.