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1、灰塵對(duì)光伏發(fā)電的影響

光伏組件一般都安裝在戶(hù)外進(jìn)行發(fā)電，由于戶(hù)外的環(huán)境并不是理想狀態(tài)，空氣中的污染物、灰塵等容易落到組件的玻璃面，積灰達(dá)到一定程度后，對(duì)組件的功率及性能等都有一定的影響。灰塵不僅減少了到達(dá)玻璃內(nèi)部的有效輻射，也影響組件的散熱，如果污垢特別嚴(yán)重，還會(huì)帶來(lái)熱斑效應(yīng)。對(duì)于一些化工廠附近的光伏發(fā)電場(chǎng)，帶有酸堿特性的灰塵還會(huì)腐蝕玻璃。

? ? 組件表面的積灰程度和其組件的布置方式、身處的環(huán)境及當(dāng)?shù)氐慕涤炅坑幸欢P(guān)系。對(duì)于地面電站，組件的設(shè)計(jì)角度一般較大，當(dāng)有降雨時(shí)，灰塵就很容易被清潔。而對(duì)于分布式電站，特別是彩鋼瓦屋面，組件大部分都是順著屋面布置的，而屋面的坡角一般不大于5度，因此即使有降雨，也很難將組件表面的灰塵徹底清理；其實(shí)，不管是分布式還是地面電站，在少雨時(shí)期，由于面板表面的累積污垢，效率損失都是比較大的，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表面，該損失可達(dá)到15%以上，面板表面污垢灰塵造成年平均發(fā)電效率可降低6%。

? ? 假設(shè)江蘇某10MW分布式項(xiàng)目，當(dāng)?shù)氐姆逯等照招r(shí)數(shù)為1306h，系統(tǒng)效率75%，上網(wǎng)電量9795MWh，灰塵損失的電量為6%，一年損失電量就達(dá)到了783.6MWh，如果含國(guó)家補(bǔ)貼和結(jié)算電價(jià)，度電收益為1元/度，那么一年的損失就是78.36萬(wàn)元，所以灰塵損失對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)予以重視。

2、常規(guī)的清洗方式

目前，光伏組件的清洗方式根據(jù)電站類(lèi)型的不同，也有很多。例如荒漠大型地面電站，一般可使用半自動(dòng)化清洗車(chē)進(jìn)行清洗，如圖1所示。該清洗方式只適用于地面較為平坦、且地面坡度需在可承受范圍以?xún)?nèi)，方陣的間距足夠大、清洗車(chē)子可通行的電站。坡度較大的，或山地電站就不能使用。

圖1

對(duì)于分布式電站，由于其規(guī)模較小，目前一般是采用人工清洗方式，如圖2所示。因?yàn)槲蓓敺植际诫娬居衅涮厥庑?，人工清洗還存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，例如密集的方陣清洗就比較困難，人員需要踩踏邊框，這樣易對(duì)組件產(chǎn)生隱裂；另外一年多次清洗，需要經(jīng)常踩踏彩鋼瓦屋面，也存在漏水風(fēng)險(xiǎn)，容易造成屋頂業(yè)主和光伏發(fā)電投資人之間的矛盾。

圖2

3、智能清洗方式

隨著國(guó)家和相關(guān)企業(yè)對(duì)智能制造領(lǐng)域的不斷投入，結(jié)合光伏電站的各種運(yùn)維痛點(diǎn)，無(wú)人機(jī)巡檢、組件清洗機(jī)器人等智能設(shè)備得到開(kāi)發(fā)，并成果應(yīng)用到光伏的運(yùn)維領(lǐng)域。智能機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)是無(wú)水清潔，智能控制，無(wú)人值守，運(yùn)行參數(shù)自由設(shè)置，充電方便等特點(diǎn)。對(duì)于國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品，基本上無(wú)需人工干預(yù)就可以完成組件的清潔，對(duì)于規(guī)模化的電站，機(jī)器人更是可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力。當(dāng)然國(guó)外的組件清洗機(jī)器人部分還是半自動(dòng)化。

（國(guó)外的組件清洗機(jī)器人清洗視頻觀賞）

? ? 清洗機(jī)器人一般使用尼龍毛刷，對(duì)組件表面的灰塵進(jìn)行無(wú)水清潔。那么就要問(wèn)了，無(wú)水方式下，能清洗干凈嗎？

為此坎德拉學(xué)院微信群對(duì)此展開(kāi)了熱烈的討論，

Sirius認(rèn)為：“無(wú)水清潔方式不能絕對(duì)的說(shuō)就比有水的差。水清洗模式下，灰塵中存在的水溶性物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生更難去除的物質(zhì)層。另外，水清洗模式下，高硬度的固體微小顆粒對(duì)光伏玻璃的表面劃傷效果會(huì)增強(qiáng)。最終會(huì)導(dǎo)致玻璃散射加劇，有效光通量降低。灰塵的清除，不能僅僅停留在從光伏玻璃表面驅(qū)除的階段。驅(qū)除后的灰塵不俘獲和固定的話，會(huì)發(fā)生二次覆蓋。簡(jiǎn)單說(shuō)就是這里干凈了，那邊更臟了；毛刷的問(wèn)題在于材料很難選擇，聚合物材料的毛，兩個(gè)夏天下來(lái)，基本掉的掉，斷的短，禿了?！?/span>

Kin：“因長(zhǎng)期累計(jì)的污垢很難除 ，特別是組件邊框下沿的污垢”。

Sirius：“組件下邊框部分的污垢屬于重力和物理吸附的灰塵，不是化學(xué)吸附的；組件下邊沿或者有機(jī)污染物導(dǎo)致的污點(diǎn)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)生長(zhǎng)蔓延；比如鳥(niǎo)糞、昆蟲(chóng)攀爬的遺跡，都是很好的灰塵附著和蔓延生長(zhǎng)點(diǎn)，如圖3-圖5”。

圖3

圖4

圖5

?圖6顯示的光伏板上的堿性難驅(qū)除顆粒，成份是水泥，組件離公路邊100米左右，附近總有水泥罐車(chē)經(jīng)過(guò)。

圖6

Kin認(rèn)為：

“組件清洗機(jī)器人可以清潔組件表面的積灰，進(jìn)而提升發(fā)電量已成為大家的共識(shí)；在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，還需要考慮的一些因素，例如：

1）電站類(lèi)型的復(fù)雜多樣，特別是分布式電站的組件布置方式在一定程度上制約了機(jī)器人的安裝方式，例如清洗跨度、清洗距離，如果實(shí)際場(chǎng)景較復(fù)雜，機(jī)器人設(shè)備還需要定制；彩鋼瓦屋面有一定的年限，在后期屋面更新時(shí)，機(jī)器人設(shè)備也需考慮二次拆裝問(wèn)題。

2）對(duì)于地面電站，左右方陣存在高低落差是難免的，如果落差較大，距離較小，那么對(duì)于機(jī)器人的跨越功能要求非常高。不少機(jī)器人設(shè)備無(wú)法滿足實(shí)際的苛刻要求。

3）設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，這是規(guī)?；瘧?yīng)用必然遇到的問(wèn)題，如何有效的對(duì)百臺(tái)、甚至千臺(tái)數(shù)量級(jí)的機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并通過(guò)設(shè)備自身的運(yùn)行狀態(tài)傳達(dá)到后臺(tái)，便于運(yùn)維人員第一時(shí)間對(duì)故障進(jìn)行定位，是非常重要的。因?yàn)闄C(jī)器人出現(xiàn)故障，是不能停在光伏面板上，否則會(huì)對(duì)組串的發(fā)電帶來(lái)影響。

4）設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性問(wèn)題，正常機(jī)器人的關(guān)鍵元器件為控制電機(jī)、毛刷和蓄電池等。在正常的運(yùn)行壽命周期內(nèi)，各個(gè)元器件能否得到保障，也決定了設(shè)備的投入和回報(bào)是否可以達(dá)到預(yù)期。

綜合目前的應(yīng)用現(xiàn)狀，組件智能清洗機(jī)器人在光伏領(lǐng)域的應(yīng)用和規(guī)?；l(fā)展仍然任道而重遠(yuǎn)，?曾在2018年上半年，工業(yè)和信息化部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、、國(guó)家能源局和國(guó)務(wù)院扶貧辦六部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》的通知，明確了大力支持光伏電站系統(tǒng)只能清洗機(jī)器人等產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，提升光伏運(yùn)維效率，在今后的智能光伏時(shí)代，誰(shuí)將會(huì)成為未來(lái)清洗機(jī)器人的引領(lǐng)者？我們拭目以待！”。

如果您是對(duì)自己心里有譜的安裝商！

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（坎德拉學(xué)院）：后運(yùn)維時(shí)代：光伏組件清洗機(jī)器人的應(yīng)用和探討