郭慶　鄭志華　許琴

前言：光伏電站在正常運(yùn)維下，因?yàn)榍逑床患皶r(shí)或清洗間隔太長(zhǎng)等原因，組件表面污染會(huì)造成的約為2%～5%的發(fā)電量損失。光伏電站在投入運(yùn)行后，組件清洗成為了主要的運(yùn)維工作之一，在灰塵較大的地區(qū)，為減少灰塵遮擋的發(fā)電量損失，光伏電站需要頻繁的清洗，從而大幅度提高了光伏電站的運(yùn)維成本。

關(guān)鍵詞：組件清洗;智能清掃機(jī)器人;應(yīng)用分析

采用智能無(wú)水清掃機(jī)器人能有效解決光伏電站頻繁清洗的問(wèn)題，同時(shí)能有一定的發(fā)電量提升，但目前智能清掃機(jī)器人產(chǎn)品還不夠成熟，在光伏電站實(shí)際大規(guī)模安裝也很少，設(shè)備性能無(wú)法確定。為了測(cè)試光伏組件清掃機(jī)器人的運(yùn)行性能、清潔效果以及電站發(fā)電量的提升效果，我公司設(shè)備生產(chǎn)廠家到南疆某光伏電站進(jìn)行安裝、測(cè)試，參與本次測(cè)試的廠家共有4家。

一、光伏電站常用清洗方式及其優(yōu)缺點(diǎn)分析

光伏電站常用的清洗方式有人工清洗、高壓水槍清洗、車載輥刷專用清洗設(shè)備、噴淋系統(tǒng)清洗、智能清掃機(jī)器人清洗等。

傳統(tǒng)的清洗方式存在清洗效率低、耗水量大、清潔效果差、不易管理等問(wèn)題，表1.1為傳統(tǒng)水清洗方式及智能清掃機(jī)器人設(shè)備清掃方式優(yōu)缺點(diǎn)分析表。

從表1.1可以看出，固定式光伏電站選用智能清掃機(jī)器人進(jìn)行清掃具有諸多優(yōu)點(diǎn)。下面通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比清掃機(jī)器人的各優(yōu)點(diǎn)。

二、智能組件清掃機(jī)器人的應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析

清掃機(jī)器人安裝在光伏電站3#區(qū)，采集逆變器側(cè)的發(fā)電量數(shù)據(jù)，并與15#區(qū)發(fā)電量作對(duì)比。3#區(qū)和15#區(qū)采用多晶硅250Wp組件，支架采用固定式支架，傾角為35°，每個(gè)支架安裝40塊組件，容量均為1100kWp，3#區(qū)清掃機(jī)器人清掃區(qū)域方陣容量為310kWp。

（1）發(fā)電量數(shù)據(jù)采集及處理方法

a.采集3#區(qū)機(jī)器人清掃區(qū)域310kWp方陣的發(fā)電量數(shù)據(jù);

b.采集15#區(qū)發(fā)電量數(shù)據(jù)，并將發(fā)電量數(shù)據(jù)折算至310kWp方陣;

c.對(duì)3#和15#區(qū)兩組數(shù)據(jù)對(duì)比分析，確定發(fā)電量的提升效果。

（2）清洗前后發(fā)電量數(shù)據(jù)對(duì)比

分別采集組件清掃機(jī)器人安裝前一周（10月1日至10月7日）和安裝后一周（11月1日至11月7日）時(shí)間3#區(qū)和15#區(qū)的每日發(fā)電量數(shù)據(jù)，排除對(duì)發(fā)電量的干擾因素，將發(fā)電量數(shù)據(jù)折算至310kWp方陣，對(duì)比分析清掃機(jī)器人安裝前、后3#區(qū)和15#區(qū)每日發(fā)電量變化。

表2.1是未安裝組件清掃機(jī)器人前3#區(qū)和15#區(qū)在一周內(nèi)每日發(fā)電量數(shù)據(jù)，圖2.2為發(fā)電量數(shù)據(jù)對(duì)比柱狀圖，從發(fā)電量數(shù)據(jù)分析和柱狀圖對(duì)比可以得出，在清掃機(jī)器人安裝前， 3#區(qū)一周內(nèi)總的發(fā)電量比15#區(qū)低0.466%，兩個(gè)區(qū)發(fā)電量幾乎相等。（注：清掃機(jī)器人安裝在3#區(qū)）

表2.2安裝組件清掃機(jī)器人后3#區(qū)和15#區(qū)在第一周內(nèi)的每日發(fā)電量數(shù)據(jù)，在3#區(qū)安裝清掃機(jī)器人后第一周內(nèi)，3#區(qū)一周內(nèi)總的發(fā)電量比15#區(qū)高18.1%，3#區(qū)發(fā)電量增加十分明顯。

從上面的分析可以得出，光伏電站在不清洗或少清洗情況下，安裝組件清掃機(jī)器人對(duì)發(fā)電量提升十分明顯。

（3）清掃機(jī)器人清洗與高壓水槍清洗方式發(fā)電量數(shù)據(jù)對(duì)比

分別采集光伏電站全站水清洗后第1周（11月15日至11月21日）、第3周（12月1日至12月7日）、第5周（12月15日至12月21日）、第7周（1月1日至1月7日）四個(gè)時(shí)間段內(nèi)3#區(qū)和15#區(qū)的每日發(fā)電量數(shù)據(jù)，排除對(duì)發(fā)電量的干擾因素，將發(fā)電量數(shù)據(jù)折算至310kWp方陣，對(duì)比分析光伏電站水清洗后3#區(qū)和15#區(qū)每日發(fā)電量變化，確定光伏電站水清洗后隨著時(shí)間推移，清掃機(jī)器人清掃方式與水清洗方式發(fā)電量的變化。（注：3#區(qū)采用清掃機(jī)器人每日定時(shí)清掃，15#區(qū)在11月14日進(jìn)行一次高壓水槍清洗）

表2.3為15#區(qū)進(jìn)行高壓水槍清洗后第1周內(nèi)3#區(qū)和15#區(qū)的每日發(fā)電量數(shù)據(jù)， 15#區(qū)經(jīng)過(guò)高壓水槍清洗后第1周內(nèi)，兩個(gè)區(qū)每日發(fā)電量相差很小，一周內(nèi)3#區(qū)的發(fā)電量比15#區(qū)高0.34%，說(shuō)明清掃機(jī)器人的清掃效果方面與剛剛進(jìn)行高壓水槍清洗的效果一致。

表2.4為15#區(qū)進(jìn)行高壓水槍清洗后第3周內(nèi)3#區(qū)和15#區(qū)的每日發(fā)電量數(shù)據(jù)，在15#區(qū)經(jīng)過(guò)高壓水槍清洗后第3周內(nèi)，兩個(gè)區(qū)每日發(fā)電量相差很小，一周內(nèi)3#區(qū)的發(fā)電量比15#區(qū)高0.12%，說(shuō)明在灰塵較少的冬季，光伏方陣經(jīng)高壓水槍清洗后前3周內(nèi)發(fā)電量與清掃機(jī)器人清掃的方陣相差不大。

表2.5為15#區(qū)進(jìn)行高壓水槍清洗后第7周內(nèi)3#區(qū)和15#區(qū)的每日發(fā)電量數(shù)據(jù)，在15#區(qū)經(jīng)過(guò)高壓水槍清洗后第7周內(nèi)，3#區(qū)沒(méi)日發(fā)電量均比15#高，并且偏差明顯，一周內(nèi)3#區(qū)的發(fā)電量比15#區(qū)高5.87%，說(shuō)明第7周開(kāi)始，高壓水槍清洗的方陣組件表面累計(jì)的灰塵開(kāi)始影響方陣發(fā)電量。

根據(jù)以上的數(shù)據(jù)對(duì)比分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可以得出：（1）清掃機(jī)器人的清掃效果與方陣剛進(jìn)行高壓水槍清洗的效果一致。（2）組件表面少量的灰塵對(duì)發(fā)電量的影響很小，幾乎可以忽略;（3）測(cè)試光伏電站廠址所在地冬季灰塵較少，而夜晚組件表面的霜結(jié)成冰，白天融化后對(duì)組件表面起到清洗效果，因此在冬季電站經(jīng)高壓水槍清洗后在將近一個(gè)半月內(nèi)，灰塵對(duì)發(fā)電量的影響很小，冬季該電站每一個(gè)半月清洗一次就可以;（4）光伏電站經(jīng)高壓水槍清洗后，隨著時(shí)間的推移，組件表面灰塵累計(jì)，對(duì)發(fā)電量的影響仍然很大。

三、結(jié)論

根據(jù)本次測(cè)試情況及數(shù)據(jù)分析結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）荒漠化光伏電站安裝清掃機(jī)器人非常有必要，在灰塵較多的季節(jié)，與不清洗方式相比，能提升發(fā)電量15%～20%;

（2）清掃機(jī)器人清掃和高壓水槍清掃后初期發(fā)電量基本相同，但隨著時(shí)間推移，采用清掃機(jī)器人后發(fā)電量有一定的提升。

（2）從經(jīng)濟(jì)成本考慮，30MWp光伏電站在年均清洗次數(shù)大于7次或每2MWp方陣配置清掃機(jī)器人數(shù)量小于25臺(tái)時(shí)，應(yīng)安裝清掃機(jī)器人;在發(fā)電量有明顯提升情況下，發(fā)電量提升帶來(lái)的收益遠(yuǎn)大于安裝清掃機(jī)器人的成本，應(yīng)安裝清掃機(jī)器人。

（3）新建光伏電站需要安裝清掃機(jī)器人時(shí)，建議單排方陣清掃長(zhǎng)度以300米～700米為宜。在設(shè)計(jì)應(yīng)考慮清掃機(jī)器人停車架、返回架的安裝空間;施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制相鄰支架的高差。

（4）組件清掃機(jī)器人的清掃頻率、定時(shí)清掃時(shí)間需根據(jù)電站環(huán)境情況、季節(jié)變化做出相應(yīng)調(diào)整。