论文部分内容阅读
前言：光伏电站在正常运维下，因为清洗不及时或清洗间隔太长等原因，组件表面污染会造成的约为2%～5%的发电量损失。光伏电站在投入运行后，组件清洗成为了主要的运维工作之一，在灰尘较大的地区，为减少灰尘遮挡的发电量损失，光伏电站需要频繁的清洗，从而大幅度提高了光伏电站的运维成本。
关键词：组件清洗;智能清扫机器人;应用分析
采用智能无水清扫机器人能有效解决光伏电站频繁清洗的问题，同时能有一定的发电量提升，但目前智能清扫机器人产品还不够成熟，在光伏电站实际大规模安装也很少，设备性能无法确定。为了测试光伏组件清扫机器人的运行性能、清洁效果以及电站发电量的提升效果，我公司设备生产厂家到南疆某光伏电站进行安装、测试，参与本次测试的厂家共有4家。
一、光伏电站常用清洗方式及其优缺点分析
光伏电站常用的清洗方式有人工清洗、高压水枪清洗、车载辊刷专用清洗设备、喷淋系统清洗、智能清扫机器人清洗等。
传统的清洗方式存在清洗效率低、耗水量大、清洁效果差、不易管理等问题，表1.1为传统水清洗方式及智能清扫机器人设备清扫方式优缺点分析表。
从表1.1可以看出，固定式光伏电站选用智能清扫机器人进行清扫具有诸多优点。下面通过试验验证对比清扫机器人的各优点。
二、智能组件清扫机器人的应用及数据分析
清扫机器人安装在光伏电站3#区，采集逆变器侧的发电量数据，并与15#区发电量作对比。3#区和15#区采用多晶硅250Wp组件，支架采用固定式支架，倾角为35°，每个支架安装40块组件，容量均为1100kWp，3#区清扫机器人清扫区域方阵容量为310kWp。
（1）发电量数据采集及处理方法
a.采集3#区机器人清扫区域310kWp方阵的发电量数据;
b.采集15#区发电量数据，并将发电量数据折算至310kWp方阵;
c.对3#和15#区两组数据对比分析，确定发电量的提升效果。
（2）清洗前后发电量数据对比
分别采集组件清扫机器人安装前一周（10月1日至10月7日）和安装后一周（11月1日至11月7日）时间3#区和15#区的每日发电量数据，排除对发电量的干扰因素，将发电量数据折算至310kWp方阵，对比分析清扫机器人安装前、后3#区和15#区每日发电量变化。
表2.1是未安装组件清扫机器人前3#区和15#区在一周内每日发电量数据，图2.2为发电量数据对比柱状图，从发电量数据分析和柱状图对比可以得出，在清扫机器人安装前， 3#区一周内总的发电量比15#区低0.466%，两个区发电量几乎相等。（注：清扫机器人安装在3#区）
表2.2安装组件清扫机器人后3#区和15#区在第一周内的每日发电量数据，在3#区安装清扫机器人后第一周内，3#区一周内总的发电量比15#区高18.1%，3#区发电量增加十分明显。
从上面的分析可以得出，光伏电站在不清洗或少清洗情况下，安装组件清扫机器人对发电量提升十分明显。
（3）清扫机器人清洗与高压水枪清洗方式发电量数据对比
分别采集光伏电站全站水清洗后第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）四个时间段内3#区和15#区的每日发电量数据，排除对发电量的干扰因素，将发电量数据折算至310kWp方阵，对比分析光伏电站水清洗后3#区和15#区每日发电量变化，确定光伏电站水清洗后随着时间推移，清扫机器人清扫方式与水清洗方式发电量的变化。（注：3#区采用清扫机器人每日定时清扫，15#区在11月14日进行一次高压水枪清洗）
表2.3为15#区进行高压水枪清洗后第1周内3#区和15#区的每日发电量数据， 15#区经过高压水枪清洗后第1周内，两个区每日发电量相差很小，一周内3#区的发电量比15#区高0.34%，说明清扫机器人的清扫效果方面与刚刚进行高压水枪清洗的效果一致。
表2.4为15#区进行高压水枪清洗后第3周内3#区和15#区的每日发电量数据，在15#区经过高压水枪清洗后第3周内，两个区每日发电量相差很小，一周内3#区的发电量比15#区高0.12%，说明在灰尘较少的冬季，光伏方阵经高压水枪清洗后前3周内发电量与清扫机器人清扫的方阵相差不大。
表2.5为15#区进行高压水枪清洗后第7周内3#区和15#区的每日发电量数据，在15#区经过高压水枪清洗后第7周内，3#区没日发电量均比15#高，并且偏差明显，一周内3#区的发电量比15#区高5.87%，说明第7周开始，高压水枪清洗的方阵组件表面累计的灰尘开始影响方阵发电量。
根据以上的数据对比分析及现场试验可以得出：（1）清扫机器人的清扫效果与方阵刚进行高压水枪清洗的效果一致。（2）组件表面少量的灰尘对发电量的影响很小，几乎可以忽略;（3）测试光伏电站厂址所在地冬季灰尘较少，而夜晚组件表面的霜结成冰，白天融化后对组件表面起到清洗效果，因此在冬季电站经高压水枪清洗后在将近一个半月内，灰尘对发电量的影响很小，冬季该电站每一个半月清洗一次就可以;（4）光伏电站经高压水枪清洗后，随着时间的推移，组件表面灰尘累计，对发电量的影响仍然很大。
三、结论
根据本次测试情况及数据分析结果，得出以下结论：
（1）荒漠化光伏电站安装清扫机器人非常有必要，在灰尘较多的季节，与不清洗方式相比，能提升发电量15%～20%;
（2）清扫机器人清扫和高压水枪清扫后初期发电量基本相同，但随着时间推移，采用清扫机器人后发电量有一定的提升。
（2）从经济成本考虑，30MWp光伏电站在年均清洗次数大于7次或每2MWp方阵配置清扫机器人数量小于25台时，应安装清扫机器人;在发电量有明显提升情况下，发电量提升带来的收益远大于安装清扫机器人的成本，应安装清扫机器人。
（3）新建光伏电站需要安装清掃机器人时，建议单排方阵清扫长度以300米～700米为宜。在设计应考虑清扫机器人停车架、返回架的安装空间;施工时应严格控制相邻支架的高差。
（4）组件清扫机器人的清扫频率、定时清扫时间需根据电站环境情况、季节变化做出相应调整。
关键词：组件清洗;智能清扫机器人;应用分析
采用智能无水清扫机器人能有效解决光伏电站频繁清洗的问题，同时能有一定的发电量提升，但目前智能清扫机器人产品还不够成熟，在光伏电站实际大规模安装也很少，设备性能无法确定。为了测试光伏组件清扫机器人的运行性能、清洁效果以及电站发电量的提升效果，我公司设备生产厂家到南疆某光伏电站进行安装、测试，参与本次测试的厂家共有4家。
一、光伏电站常用清洗方式及其优缺点分析
光伏电站常用的清洗方式有人工清洗、高压水枪清洗、车载辊刷专用清洗设备、喷淋系统清洗、智能清扫机器人清洗等。
传统的清洗方式存在清洗效率低、耗水量大、清洁效果差、不易管理等问题，表1.1为传统水清洗方式及智能清扫机器人设备清扫方式优缺点分析表。
从表1.1可以看出，固定式光伏电站选用智能清扫机器人进行清扫具有诸多优点。下面通过试验验证对比清扫机器人的各优点。
二、智能组件清扫机器人的应用及数据分析
清扫机器人安装在光伏电站3#区，采集逆变器侧的发电量数据，并与15#区发电量作对比。3#区和15#区采用多晶硅250Wp组件，支架采用固定式支架，倾角为35°，每个支架安装40块组件，容量均为1100kWp，3#区清扫机器人清扫区域方阵容量为310kWp。
（1）发电量数据采集及处理方法
a.采集3#区机器人清扫区域310kWp方阵的发电量数据;
b.采集15#区发电量数据，并将发电量数据折算至310kWp方阵;
c.对3#和15#区两组数据对比分析，确定发电量的提升效果。
（2）清洗前后发电量数据对比
分别采集组件清扫机器人安装前一周（10月1日至10月7日）和安装后一周（11月1日至11月7日）时间3#区和15#区的每日发电量数据，排除对发电量的干扰因素，将发电量数据折算至310kWp方阵，对比分析清扫机器人安装前、后3#区和15#区每日发电量变化。
表2.1是未安装组件清扫机器人前3#区和15#区在一周内每日发电量数据，图2.2为发电量数据对比柱状图，从发电量数据分析和柱状图对比可以得出，在清扫机器人安装前， 3#区一周内总的发电量比15#区低0.466%，两个区发电量几乎相等。（注：清扫机器人安装在3#区）
表2.2安装组件清扫机器人后3#区和15#区在第一周内的每日发电量数据，在3#区安装清扫机器人后第一周内，3#区一周内总的发电量比15#区高18.1%，3#区发电量增加十分明显。
从上面的分析可以得出，光伏电站在不清洗或少清洗情况下，安装组件清扫机器人对发电量提升十分明显。
（3）清扫机器人清洗与高压水枪清洗方式发电量数据对比
分别采集光伏电站全站水清洗后第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）四个时间段内3#区和15#区的每日发电量数据，排除对发电量的干扰因素，将发电量数据折算至310kWp方阵，对比分析光伏电站水清洗后3#区和15#区每日发电量变化，确定光伏电站水清洗后随着时间推移，清扫机器人清扫方式与水清洗方式发电量的变化。（注：3#区采用清扫机器人每日定时清扫，15#区在11月14日进行一次高压水枪清洗）
表2.3为15#区进行高压水枪清洗后第1周内3#区和15#区的每日发电量数据， 15#区经过高压水枪清洗后第1周内，两个区每日发电量相差很小，一周内3#区的发电量比15#区高0.34%，说明清扫机器人的清扫效果方面与刚刚进行高压水枪清洗的效果一致。
表2.4为15#区进行高压水枪清洗后第3周内3#区和15#区的每日发电量数据，在15#区经过高压水枪清洗后第3周内，两个区每日发电量相差很小，一周内3#区的发电量比15#区高0.12%，说明在灰尘较少的冬季，光伏方阵经高压水枪清洗后前3周内发电量与清扫机器人清扫的方阵相差不大。
表2.5为15#区进行高压水枪清洗后第7周内3#区和15#区的每日发电量数据，在15#区经过高压水枪清洗后第7周内，3#区没日发电量均比15#高，并且偏差明显，一周内3#区的发电量比15#区高5.87%，说明第7周开始，高压水枪清洗的方阵组件表面累计的灰尘开始影响方阵发电量。
根据以上的数据对比分析及现场试验可以得出：（1）清扫机器人的清扫效果与方阵刚进行高压水枪清洗的效果一致。（2）组件表面少量的灰尘对发电量的影响很小，几乎可以忽略;（3）测试光伏电站厂址所在地冬季灰尘较少，而夜晚组件表面的霜结成冰，白天融化后对组件表面起到清洗效果，因此在冬季电站经高压水枪清洗后在将近一个半月内，灰尘对发电量的影响很小，冬季该电站每一个半月清洗一次就可以;（4）光伏电站经高压水枪清洗后，随着时间的推移，组件表面灰尘累计，对发电量的影响仍然很大。
三、结论
根据本次测试情况及数据分析结果，得出以下结论：
（1）荒漠化光伏电站安装清扫机器人非常有必要，在灰尘较多的季节，与不清洗方式相比，能提升发电量15%～20%;
（2）清扫机器人清扫和高压水枪清扫后初期发电量基本相同，但随着时间推移，采用清扫机器人后发电量有一定的提升。
（2）从经济成本考虑，30MWp光伏电站在年均清洗次数大于7次或每2MWp方阵配置清扫机器人数量小于25台时，应安装清扫机器人;在发电量有明显提升情况下，发电量提升带来的收益远大于安装清扫机器人的成本，应安装清扫机器人。
（3）新建光伏电站需要安装清掃机器人时，建议单排方阵清扫长度以300米～700米为宜。在设计应考虑清扫机器人停车架、返回架的安装空间;施工时应严格控制相邻支架的高差。
（4）组件清扫机器人的清扫频率、定时清扫时间需根据电站环境情况、季节变化做出相应调整。