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智能化运维崛起 清扫机器人按下“加速键”

发布时间:2022-08-07来源:北极星太阳能光伏网(独家)

近年,中国光伏产业在政策及投资热情的推动下实现了增速发展,数据显示,2019光伏发电累计装机达到20430万千瓦,同比增长17.3%。我国光伏发电资产规模巨大,若按照平均7元/W计算,存量资产规模超过10000亿。

存量电站集聚、增量电站飙升,而电站系统的高效运行,后期精细化运维的重要性不言而喻。当下以人为主的传统运维方式捉襟见肘,智能化运维已成为大势所趋。

组件“智能”清洗

太阳能电池板是光伏系统重要的核心部件,太阳能电池板能够实现对太阳能的收集,并将太阳能转换为电能。因此组件正常运行对光伏发电系统的稳定具有重大意义。

但是,经过长期使用,光伏组件会积累大量的灰尘,灰尘的遮挡往往成了发电量影响较大的一个环节,而光伏组件积灰若不进行清洁,由于自然环境的作用,会造成积灰分布不均匀,从而导致热斑的产生,引发安全风险。热斑长期存在、温度过高会造成EVA脱层、背板烧穿等严重的安全隐患。因此,需要定期对光伏组件进行清洁,组件清洗成为光伏电站运维的主要内容之一。

CPEM太阳能光伏网统计,今年年初以来,包括三峡新能源、国家电投、中能建等开启多轮运维招标。从运维招标的内容看,组件清洗占比较大。部分企业的组件清洗在一年内完成2次、6次不等的清洗工作。

其中,今年4月,国家电投、华能、华电在内的多家光伏电站业主进行了电站运维组件清洗招标,规模超600MW。今年年初到现在,三峡新能源的组件清洗规模达到730 MW;8月中节能公布354MW组件清洗成交公告。

通常光伏组件清洗分为人工清洗、高压清洗车清洗、机器人清洗。

首先,人工清洗的方法会大面积增加遮盖区域,降低组件对阳光的吸收,而且还会对组件产生压力使组件出现弯曲或损坏。且清洗的工作周期按雇佣的工人的比例为4人/天大约能清洗1MW,对于一个20MW的电站来说需要耗时20天,费用约为1.6万到1.8万。人工清洗针对小容量的电站且光伏组件积尘较少的电站较适用,对大型光伏电站来说会消耗大量的人力与水源。

其次,高压清洗车清洗,是将水储存至交通工具的水箱,通过增压泵打压进行吸、排的一个过程,将水输送到高压管路,再通过高压喷嘴喷出低压高流速的水柱,以切向或正向冲击光伏组件来达到除尘的效果。

最后,机器人进行清洗,这种方法不仅可以对组件表面的灰尘和杂质进行清理,同时还能够根据天气的变化,例如雪天情况,实现快速全面的清理工作。机器人可以不间断的运行降低运行成本。

通过对比发现,人工清洗的运维时间较长、效率较低;高压清洗车清洗,这种清洗方式操作简单,虽然提升工作效率,但高压清洗车对光伏组件阵列有要求,阵列道路需能使高压清洗车通过;显而易见,随着人工成本逐步提升,前二者清洗方式已经不适合市场需求,机器人清洗更胜一筹。

组件最佳发电状态的保持,采用机器人清洁,能够保持清洁程度的客观的统一性,可以规避人工清扫的主观原因。常规灰尘影响,采用机器人运维的电站,清洁前后发电量基本提升在5~8%,中度、重度灰尘,可以达到10%~15%以上。

为努力提高电站发电量,保障设备安全运行,智能化运维服务正在成为光伏电站的“护航者”。瑞得恩看到了这一契机,面对亟待解决的运维市场痛点,平价上网来临之既,瑞得恩提出了光伏电站一站式全天候智能运维的解决方案,并率先推出行业领先的光伏电站智能清扫系统。

值得关注的是,运维主管许小峰介绍,单台清扫机器人在电站补充水和电后可连续工作,假如按每天工作十几个小时预算,基本1-2天时间完成1MW电站的清洗运维工作。

清扫机器人大大提高了运维效率,许小峰表示:“智能运维采用智能化的监控管理云平台直观的反映站内设备的运行状态,结合先进的无人机巡航补充人工巡检作业、清扫机器人代替人工清扫服务,将原先粗放式的人工运维方式转型为精细化电站管理。”

清扫机器人加速升级

今年,瑞得恩着力于将光伏组件清扫机器人投入到电站现场的实际应用中,目前清扫机器人更多的是与合作客户试用测试阶段,反馈客户的需求,不断完善产品更高性能。

首先,从外观体积上来看,便携式清扫机器人带水仅有28公斤左右,体积仅有700*720*220(mm),单人可操作,携带运输方便。

其次,从维修维保服务方面看较为简单方便,设备可以在室内进行日常存储和保养,可以在使用之前对设备进行检修、维护,减少了设备在电站现场出现的故障概率性。

随着182、210等大尺寸光伏组件产品加速落地,针对不同的光伏组件尺寸,瑞得恩设计的机型,偏重于156型电池片,60片和72片的组件类型。不过,为了适应阵列类型、夜间作业等,清扫机器人已植入了视觉控制的插件,由视觉判断几横几竖的阵列类型,判断是60片的组件还是72片的组件,从而自动规划执行不同类型的清扫轨迹。

许小峰透露:“针对大尺寸的光伏组件,后续可以通过软硬件的配合来实现大尺寸组件的电站场景的稳定运行。”

针对中东、北非等水资源匮乏地区,瑞得恩的光伏组件清扫机器人采用干扫、湿扫两种清洁模式。据介绍:“干扫清洁效果相比湿扫差一点,后续计划改进干扫加吸尘的清洁方式,提高干扫的清洁效果。目前工程样机还在测试中。”

针对油污、铁锈、粉尘等重污染的环境,瑞得恩也一直在积极寻求解决方案。据了解,瑞得恩研发人员用清洁试剂结合半自动工具电动毛刷,对重污染区域进行清扫测试,并实测试剂和清洁方式对组件的影响,测试通过后将移植到光伏组件清扫机器人中,设置重度清扫模式档位,比如加大喷水量、加快毛刷转速等,并结合视觉判断,对重污染的区域,降低机器人的运行速度,对其进行重复清扫,达到重度清洁的效果。

同时,清扫机器人配合APP,实现智能控制,反馈设备的运行状态,故障信息,同时兼备手动遥控功能,可以实现设备故障状态下的远程施救。

据许小峰介绍,今年首次量产两百台清扫机器人,主要用于合作客户的试用及相关认证测试等,并没有立即销售给客户,目的在于客户试用中不同的电站场景类型将尽可能的反馈更多细节问题,优化产品需求,为产品品质和品牌形象打好基础,瑞得恩服务的电站总计有150MW左右,主要分布在江苏周边、日本和澳大利亚。清扫机器人预计今年年底投入大规模生产。

目前市场上光伏清扫机器人还没有形成大的趋势,仍有部分问题亟待解决,如阵列适应性、环境耐候性、维修维保等。

许小峰认为,光伏清扫机器人未来将作为电站工程作业的常态化工具,多场景、多地点、多需求的统一化产品,配套运维服务,提升电站价值。

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