清掃機器人對光伏發(fā)電量的提升分析

梁吉連 江偉 楊松 諸葛云 沈道軍

摘 要： 本文重點分析智能清掃機器人對平鋪組件和傾角組件清掃后發(fā)電量的提升情況，

經(jīng)過近一年的實驗跟蹤，在江陰某項目地實驗結(jié)果顯示，清洗機器人對平鋪組件的發(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)智能清掃機器人，最佳傾角項目組件有待在不同區(qū)域進(jìn)一步驗證。

關(guān)鍵詞：清掃機器人；發(fā)電量；平鋪；傾角

2SCR流量趨勢圖目前光伏組件被廣泛應(yīng)用于光伏發(fā)電行業(yè)，我國很多地方的太陽能光伏電站都在西北地區(qū)， 環(huán)境相對較為惡劣，風(fēng)沙、風(fēng)雪等天氣會導(dǎo)致光伏組件表面極易沉積沙塵，這樣就會導(dǎo)致光伏電站光電轉(zhuǎn)化效率偏低，在實際的應(yīng)用中，空氣中的灰塵也會不斷的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，但都做不到隨時清潔，只能定期清潔，費用成本比較高。目前多家企業(yè)和研究機構(gòu)已經(jīng)設(shè)計出對應(yīng)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(huán)境適應(yīng)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(fā)電量提升的實際應(yīng)用情況。

1 實驗

1.1 清掃機器工作原理介紹

清掃機器人主要包括支撐框架，光伏組件，控制系統(tǒng)，蓄電池組， 傳動機構(gòu)，導(dǎo)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，每個動力單元包含支架，軸承，電機，聯(lián)軸器，輪軸，主動輪以及從動輪；側(cè)面導(dǎo)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(tǒng)安裝在支撐框架中下部；電池組固定在控制系統(tǒng)上方，為動力單元，激光探測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)實際情況選擇使用等。

1.2 現(xiàn)行清潔方式對比

目前主流清潔電站組件方式如表1示，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(fā)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

如下表2 為近年較多研究機器人廠家推薦使用方法，也是有前景，可實際提升發(fā)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(fā)電量情況。

1.4 清掃機器人實驗設(shè)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(yīng)實驗組和對比組的逆變器編號并注明標(biāo)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示。

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

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應(yīng)。

2.2 清掃機器人在傾角項目上實驗情況

根據(jù)在傾角項目上的實驗，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 清掃機器人在平鋪項目上實驗情況

根據(jù)在平鋪項目上的實驗，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(jìn)一步研究），故降低了熱斑的風(fēng)險，從而提高了組件的使用壽命。

3 結(jié)論與建議

（1）清洗機器人對平鋪組件的發(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器后發(fā)電量明顯提升。

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

（3）引進(jìn)智能清掃機器人后，對應(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。

（4）在平鋪項目中，可適當(dāng)引進(jìn)智能清掃機器人，傾角項目中，可選擇不同區(qū)域適當(dāng)運用，已收集更多實際發(fā)電量數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王哲，林燕梅，等.未來智能光伏電站幾點思考[J].太陽能，2014，（9）1215.

作者簡介： 第一作者梁吉連，碩士，從事光伏新能源工程技術(shù)研究。