光伏組件一般都安裝在戶外進(jìn)行發(fā)電，由于戶外的環(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，還會帶來熱斑效應(yīng)。對于一些化工廠附近的光伏發(fā)電場，帶有酸堿特性的灰塵還會腐蝕玻璃。
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78.36萬元，所以灰塵損失對于業(yè)主來說，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內(nèi)，方陣的間距足夠大、清洗車子可通行的電站。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
隨著國家和相關(guān)企業(yè)對智能制造領(lǐng)域的不斷投入，結(jié)合光伏電站的各種運(yùn)維痛點(diǎn)，無人機(jī)巡檢、組件清洗機(jī)器人等智能設(shè)備得到開發(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)勢是無水清潔，智能控制，無人值守，運(yùn)行參數(shù)自由設(shè)置，充電方便等特點(diǎn)。對于國內(nèi)的產(chǎn)品，基本上無需人工干預(yù)就可以完成組件的清潔，對于規(guī)?；碾娬?，機(jī)器人更是可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力。當(dāng)然國外的組件清洗機(jī)器人部分還是半自動(dòng)化。
清洗機(jī)器人一般使用尼龍毛刷，對組件表面的灰塵進(jìn)行無水清潔。那么就要問了，無水方式下，能清洗干凈嗎?
為此坎德拉學(xué)院微信群對此展開了熱烈的討論，
Sirius認(rèn)為：“無水清潔方式不能絕對的說就比有水的差。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光伏玻璃的表面劃傷效果會增強(qiáng)。最終會導(dǎo)致玻璃散射加劇，有效光通量降低?；覊m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，會發(fā)生二次覆蓋。簡單說就是這里干凈了，那邊更臟了;毛刷的問題在于材料很難選擇，聚合物材料的毛，兩個(gè)夏天下來，基本掉的掉，斷的短，禿了。”
Kin：“因長期累計(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)間延長會生長蔓延;比如鳥糞、昆蟲攀爬的遺跡，都是很好的灰塵附著和蔓延生長點(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，附近總有水泥罐車經(jīng)過。
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;在實(shí)際的應(yīng)用過程中，還需要考慮的一些因素，例如：
1)電站類型的復(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題。
2)對于地面電站，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)模化應(yīng)用必然遇到的問題，如何有效的對百臺、甚至千臺數(shù)量級的機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并通過設(shè)備自身的運(yùn)行狀態(tài)傳達(dá)到后臺，便于運(yùn)維人員第一時(shí)間對故障進(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，否則會對組串的發(fā)電帶來影響。
4)設(shè)備長期運(yùn)行的可靠性問題，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、、國家能源局和國務(wù)院扶貧辦六部門聯(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)品的開發(fā)，提升光伏運(yùn)維效率，在今后的智能光伏時(shí)代，誰將會成為未來清洗機(jī)器人的引領(lǐng)者?我們拭目以待!”。
