清掃機(jī)器人對(duì)光伏發(fā)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(diǎn)分析了智能清掃機(jī)器人對(duì)平鋪組件和傾角組件清掃后發(fā)電量的提升情況，經(jīng)過近一年的實(shí)驗(yàn)跟蹤，在江陰某項(xiàng)目地實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，清洗機(jī)器人對(duì)平鋪組件的發(fā)電量提升20%左右，在最佳傾角的組件發(fā)電量提升1.5%左右，同時(shí)組件的熱斑現(xiàn)象明顯減少。故平鋪組件發(fā)電量提升明顯，可以批量引進(jìn)智能清掃機(jī)器人，最佳傾角項(xiàng)目組件有待在不同區(qū)域進(jìn)一步驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：清掃機(jī)器人；發(fā)電量；平鋪；傾角

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

目前光伏組件被廣泛應(yīng)用于光伏發(fā)電行業(yè)，我國(guó)很多地方的太陽能光伏電站都在西北地區(qū)， 環(huán)境相對(duì)較為惡劣，風(fēng)沙、風(fēng)雪等天氣會(huì)導(dǎo)致光伏組件表面極易沉積沙塵，這樣就會(huì)導(dǎo)致光伏電站光電轉(zhuǎn)化效率偏低，在實(shí)際的應(yīng)用中，空氣中的灰塵也會(huì)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(fā)電效率。為了提升發(fā)電量需求對(duì)太陽能電池板表面的沙灰，積雪等異物進(jìn)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(shí)清潔，只能定期清潔，費(fèi)用成本比較高。目前多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的智能清掃機(jī)器人對(duì)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(huán)境適應(yīng)能力差等，近幾年，分布式屋頂項(xiàng)目也很受歡迎，故本文重點(diǎn)跟蹤分析智能清掃機(jī)器人對(duì)平鋪屋頂和傾角屋頂對(duì)發(fā)電量提升的實(shí)際應(yīng)用情況。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 清掃機(jī)器工作原理介紹（圖1）

清掃機(jī)器人主要包括支撐框架、光伏組件、控制系統(tǒng)、蓄電池組、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向輪等，所有部件均固定在支撐框架上。

動(dòng)力單元分上下兩部分，每個(gè)動(dòng)力單元包括支架、軸承，電機(jī)、聯(lián)軸器、輪軸、主動(dòng)輪以及從動(dòng)輪；側(cè)面導(dǎo)向輪安裝在支撐框架底部；激光探測(cè)組件安裝在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪前方；電子控制系統(tǒng)安裝在支撐框架中下部；電池組固定在控制系統(tǒng)上方，為動(dòng)力單元，激光探測(cè)組件及電子控制系統(tǒng)提供電力；清掃組件安裝在支撐框架底面；清掃組件材質(zhì)可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用等。

1.2 現(xiàn)行清潔方式對(duì)比

目前主流清潔電站組件方式見表1，存在的共同缺點(diǎn)是不能隨時(shí)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(duì)發(fā)電量的提升只能起到暫時(shí)的作用，長(zhǎng)期費(fèi)用較高。

1.3 近年推薦清洗方法

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

1.4 清掃機(jī)器人實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在江蘇江陰某項(xiàng)目地上分別引入某廠家的智能清掃機(jī)器人，分別選取平鋪屋頂和帶傾角屋頂，將對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)比組的逆變器編號(hào)并注明標(biāo)識(shí)，所有逆變器型號(hào)選取同一廠家，組件類型等實(shí)驗(yàn)條件保持一致。具體編號(hào)和實(shí)驗(yàn)條件見表3。

從2016年10月開始記錄每天實(shí)驗(yàn)地的天氣情況，發(fā)電量情況，機(jī)器人根據(jù)組件表面情況，隨時(shí)清掃，一般晚上，陰雨天的時(shí)候設(shè)置自動(dòng)清掃，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)截止到2017年5月15號(hào)。

2 結(jié)果與分析

2.1 當(dāng)?shù)靥鞖庥涗?/p>

圖2記錄了2016年10月到2017年5月15日的天氣和對(duì)應(yīng)輻照度情況。從表中可以看出，當(dāng)?shù)靥鞖庥涗浨闆r符合江蘇天氣情況。后續(xù)所有發(fā)電量數(shù)據(jù)與此天氣記錄一一對(duì)應(yīng)。

2.2 清掃機(jī)器人在傾角項(xiàng)目上實(shí)驗(yàn)情況

根據(jù)在傾角項(xiàng)目上的實(shí)驗(yàn)，由圖3數(shù)據(jù)可以看出，在有傾角的組件上，發(fā)電量均有不同程度的提升，從2016年10月到2017年5月平均發(fā)電量提升1.47%，最高發(fā)電量提升9.84%。

2.3 清掃機(jī)器人在平鋪項(xiàng)目上實(shí)驗(yàn)情況

根據(jù)在平鋪項(xiàng)目上的實(shí)驗(yàn)，由圖4數(shù)據(jù)可以看出，在有傾角的組件上，發(fā)電量均有不同程度的提升，從2016年10月到2017年5月平均發(fā)電量提升20%左右，最高發(fā)電量提升45.3%。

2.4 對(duì)熱斑的影響

實(shí)驗(yàn)過程中智能機(jī)器人在清掃過程中，對(duì)組件的隱裂，鳥糞等異常有一定的反饋能力（具體有待進(jìn)一步研究），故降低了熱斑的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了組件的使用壽命。

3 結(jié)論與建議

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

3.2 帶傾角的組件上灰塵易被風(fēng)，雨水帶走，故使用清潔機(jī)器后對(duì)發(fā)電量的提升不明顯1.5%左右。

3.3 引進(jìn)智能清掃機(jī)器人后，對(duì)應(yīng)清掃的組件熱斑現(xiàn)象明顯減少，有效提升了組件的使用壽命。

3.4 在平鋪項(xiàng)目中，可適當(dāng)引進(jìn)智能清掃機(jī)器人，傾角項(xiàng)目中，可選擇不同區(qū)域適當(dāng)運(yùn)用，已收集更多實(shí)際發(fā)電量數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]王斯成.關(guān)注光伏五要素，實(shí)現(xiàn)收益最大化[N].中國(guó)能源報(bào)，2014-02-10（24）.

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