清扫机器人对光伏发电量的提升分析

梁吉连+江伟+杨松+诸葛云+沈道军

摘 要：本文重点分析了智能清扫机器人对平铺组件和倾角组件清扫后发电量的提升情况，经过近一年的实验跟踪，在江阴某项目地实验结果显示，清洗机器人对平铺组件的发电量提升20%左右，在最佳倾角的组件发电量提升1.5%左右，同时组件的热斑现象明显减少。故平铺组件发电量提升明显，可以批量引进智能清扫机器人，最佳倾角项目组件有待在不同区域进一步验证。

关键词：清扫机器人；发电量；平铺；倾角

中图分类号：TP242 文献标志码：A

0 引言

目前光伏组件被广泛应用于光伏发电行业，我国很多地方的太阳能光伏电站都在西北地区， 环境相对较为恶劣，风沙、风雪等天气会导致光伏组件表面极易沉积沙尘，这样就会导致光伏电站光电转化效率偏低，在实际的应用中，空气中的灰尘也会不断地沉积在光伏组件的表面， 也大大降低了光伏组件的发电效率。为了提升发电量需求对太阳能电池板表面的沙灰，积雪等异物进行定期的清扫，目前主流的清洁方式有人工干洗、人工水洗、工程车清洁等方式，但都做不到随时清洁，只能定期清洁，费用成本比较高。目前多家企业和研究机构已经设计出对应的智能清扫机器人对太阳能电池板清扫，来解决光伏组件表面积灰等问题。但仍然存在一些问题，比如清扫效率较低，清扫效果不理想，环境适应能力差等，近几年，分布式屋顶项目也很受欢迎，故本文重点跟踪分析智能清扫机器人对平铺屋顶和倾角屋顶对发电量提升的實际应用情况。

1 实验

1.1 清扫机器工作原理介绍（图1）

清扫机器人主要包括支撑框架、光伏组件、控制系统、蓄电池组、 传动机构、导向轮等，所有部件均固定在支撑框架上。

动力单元分上下两部分，每个动力单元包括支架、轴承，电机、联轴器、轮轴、主动轮以及从动轮；侧面导向轮安装在支撑框架底部；激光探测组件安装在主动轮和从动轮前方；电子控制系统安装在支撑框架中下部；电池组固定在控制系统上方，为动力单元，激光探测组件及电子控制系统提供电力；清扫组件安装在支撑框架底面；清扫组件材质可根据实际情况选择使用等。

1.2 现行清洁方式对比

目前主流清洁电站组件方式见表1，存在的共同缺点是不能随时清扫，人工操作人为因素较多，可能存在死角不清洁等情况，对发电量的提升只能起到暂时的作用，长期费用较高。

1.3 近年推荐清洗方法

表2 为近年较多研究机器人厂家推荐的使用方法，也是有前景，可实际提升发电量的智能清洗方式，本文重点就是引入智能清扫机器人在实际项目上对比分析发电量情况。

1.4 清扫机器人实验设计

在江苏江阴某项目地上分别引入某厂家的智能清扫机器人，分别选取平铺屋顶和带倾角屋顶，将对应实验组和对比组的逆变器编号并注明标识，所有逆变器型号选取同一厂家，组件类型等实验条件保持一致。具体编号和实验条件见表3。

从2016年10月开始记录每天实验地的天气情况，发电量情况，机器人根据组件表面情况，随时清扫，一般晚上，阴雨天的时候设置自动清扫，实验数据截止到2017年5月15号。

2 结果与分析

2.1 当地天气记录

图2记录了2016年10月到2017年5月15日的天气和对应辐照度情况。从表中可以看出，当地天气记录情况符合江苏天气情况。后续所有发电量数据与此天气记录一一对应。

2.2 清扫机器人在倾角项目上实验情况

根据在倾角项目上的实验，由图3数据可以看出，在有倾角的组件上，发电量均有不同程度的提升，从2016年10月到2017年5月平均发电量提升1.47%，最高发电量提升9.84%。

2.3 清扫机器人在平铺项目上实验情况

根据在平铺项目上的实验，由图4数据可以看出，在有倾角的组件上，发电量均有不同程度的提升，从2016年10月到2017年5月平均发电量提升20%左右，最高发电量提升45.3%。

2.4 对热斑的影响

实验过程中智能机器人在清扫过程中，对组件的隐裂，鸟粪等异常有一定的反馈能力（具体有待进一步研究），故降低了热斑的风险，从而提高了组件的使用寿命。

3 结论与建议

3.1 清洗机器人对平铺组件的发电量提升20 %左右，平铺组件易积灰尘，风，雨等没法带走灰尘故使用清洗机器后发电量明显提升。

3.2 带倾角的组件上灰尘易被风，雨水带走，故使用清洁机器后对发电量的提升不明显1.5%左右。

3.3 引进智能清扫机器人后，对应清扫的组件热斑现象明显减少，有效提升了组件的使用寿命。

3.4 在平铺项目中，可适当引进智能清扫机器人，倾角项目中，可选择不同区域适当运用，已收集更多实际发电量数据。

参考文献

[1]王斯成.关注光伏五要素，实现收益最大化[N].中国能源报，2014-02-10（24）.

[2]王哲，林燕梅.未来智能光伏电站几点思考[J].太阳能，2014（9）：12 -15.