清洁机器人进驻太阳能电站 挽回小灰尘带来的大损失

11月2日，中国国际新能源大会在江苏无锡召开，在同期举办的国际光伏产业技术标准及智能运维主题论坛上，知名服务机器人企业科沃斯到场发表了关于如何运用机器人进行电站智能清洁的演讲。演讲现场，科沃斯为光伏电站算了笔账：光伏太阳能作为全球范围内迅速发展的一个巨大产业，却因电站普遍缺乏积极清洁致使灰尘污染大幅降低电站发电量,预计每年至少在5%以上，由此带来的直接经济损失令人咋舌：一组数据显示，如按照2020年全球装机量预计将达到500GW左右计算，每年因灰尘降低发电量而造成的经济损失将高达50亿美元。随着电站装机量的不断增长，这一损失会愈发严重——2030年全球装机总量约1400GW时，灰尘造成的经济损失预计将高达130亿美元。


灰尘事小，但却能招致电池板发电功率损失60%

灰尘对电池板的发电效率影响究竟有多大?以一年的沉积量来看，若是普通灰尘最高可导致发电功率衰减40%，但若是油性灰尘，衰减率将高达60%。小小的灰尘可以让光伏发电项目每年损失数几千万美元，这绝不是危言耸听。

灰尘是如何影响电池板发电功率的？

首先，灰尘遮蔽了到达光伏组件的光线；二是因为一些酸碱性较强的灰尘经侵蚀电池板表面，降低了面板玻璃的透过率；三是因为灰尘会影响光伏组件表面的散热，导致光电转换效率降低。

连续8天不清洁，灰尘导致发电量损失高达14.3%

科沃斯公司苏州总部的太阳能屋顶电站做了一个实验：在没有降雨的情况下连续8天未对电池板进行清洁工作，数据显示，清洁后首日电池板在日累计辐射量22MJ/m2下，每千瓦组件发电量为5.73kwh，但到了第8天，同辐射量下组件每千瓦发电量已经下降到了4.91kwh，仅8天时间灰尘已导致发电量损失达14.3%。值得一提的是，这是在空气质量相对比较好的苏州，若是在北方工业污染严重或西北风沙偏大且降雨量又少的地区，如果连续多日不清洁，灰尘导致的发电量损失无疑会更大。


事实上，灰尘一直是降低太阳能电池板发电量的致命问题，即便是代表顶尖科技的太空探索也无法避免地受到这一问题的困扰。美国“机遇”号空间探测器刚开始火星探测任务时，1.3米的太阳能电池板每天可以提供900瓦时的电能，然而到2010年6月，随着太阳能电池板沾上火星灰尘，每天提供的电能降到了500~600瓦时，NASA不得不尽量让两台火星车停靠在朝南的斜坡上，让它们可以“晒”到更多的太阳光。


机器人智能清洁，让电池板恢复99%发电功率

光伏市场需要有效的清洁运维工作，但传统的清洁方式却存在着诸多弊端，目前市场上最主要的清洁方式有四种：第一种是最原始的手工清洗，包括水冲洗、擦洗等，但劳动强度大；第二种是移动式大型清洁车，它适合车辆行驶的地面电站，清洁范围受到限制；第三种是高压水枪清洗，用水量非常大，且水枪冲击力容易造成组件隐裂；第四种是喷淋系统，清洗效果差，并且还会因此导致热斑效应，造成组件损坏。以上这些传统清洁方式不同程度的受到清洁地势、场所、水资源及成本等各方面的限制。

知名服务机器人企业科沃斯于2015年推出了面向光伏行业的清洁机器人锐宝，科沃斯拥有18年家用清洁机器人产品的领先技术与研发经验，致力于将在家用领域积累的高标准清洁技术延伸至商用级市场，实际应用数据统计显示：太阳能电池板被机器人清洁后可恢复至原始发电功率的99%以上。


①交替式吸附技术全球领先

锐宝拥有5个大小不等的柔软硅胶材质吸盘，可以交替吸附行走，同时内置真空泵，可以附着最大角度达65度的斜坡，是一款成功挑战地心引力的清洁机器人。同时，吸盘采用柔软硅胶材质，温柔呵护电池板组件。

②自动沿边路径规划，无需人工干预

锐宝采用激光摄像技术，同时运用边界传感器、金属传感器等多种传感技术，边界传感器可以智能感知电池板边框，保证清洁面积最大化，金属传感器可以感应电池板边框，防止机器人跌落造成损害。传感技术和激光技术的运用，让机器人可以自行规划横向及纵向“弓”字型清洁路径，同时可自主跨越最大3cm的间隙。

③自主行走式清洁，减少人力投入

锐宝采用独特的自动升降式滚刷高速清扫，同时配有高效无刷电机强劲吸尘和阿基米德螺线设计风道，可以在行走的过程中进行清扫工作，实现“吹、扫、吸”同步完成。

④自动收集灰尘，避免二次污染

锐宝机身内部设置了尘桶，可以在行走清洁的同时把灰尘收集储存起来，从而避免了扬尘造成电池板二次污染。

⑤一人可同时操控12台机器人，清洁效率高超

清洁工作人员通过手机App即可远程操控锐宝机器人，并且一人同时可以操作10-12台。按一天8小时工作时间来看，一台机器人单位时间清洁面积为31-38㎡/h，一名工作人员一天大概可以清扫3500㎡电池板，不仅节省大量人力成本，清洁效率也非常高超。

⑥操作简便自由灵活，适用各类电站

锐宝的机身设计比较轻巧，移动起来自由灵活，且方便提拿，加上操作简便，机器人适应各类电站，即使在无水、高/低温、地势不平等各类复杂室外环境也都可以正常工作。

双标准看直接经济效益：成本节约和发电量贡献

进入市场一年多以来，锐宝已进入国内外多个光伏电站进行应用。这一年里，锐宝还荣获了2015 CES创新大奖，并于今年被江苏省知识产权局确立为高价值专利培育计划项目承担权，这些认可均是因为科沃斯锐宝能用科技创新为电站创造可观的经济收益，同时由于光伏太阳能作为可持续发展的未来绿色产业，因此它所带来的社会意义更加深远和重大。

每年可为一个10MW电站节约50%清洁成本

目前市场上传统清洁方式的成本大都非常高，以一个10MW的电站每年清洗费用（每月清洗一次）为例，高压水枪每年的清洗费用在35万左右，喷淋系统清洗约需要25-30万元，人工擦洗约25万，大型清洁车每年约34万元。与这些高成本的清洁方式不同，锐宝机器人每年清洁费用在12万左右，即使与中国成本较低的人工擦洗相比，锐宝也不到其费用的1/2。因此，我们不难看出，锐宝机器人一年至少可以为光伏电站节省50%的清洁成本。并且，电站规模越大，机器人清洁的成本优势就越明显。

8天提升电池板发电量4.8%

科沃斯对苏州总部的太阳能屋顶电站进行了8天发电量实验：B栋电站用锐宝机器人清洁、C栋电站用水简单冲洗、D栋是未经清洗的电站。8天后的实验数据显示，B栋电站在锐宝清洁后8天发电量与D栋不清洁发电量比，总的发电量提升4.8%；C栋电站在水冲洗后8天发电量与D栋不清洁电站发电量比，总的发电量提升2.7%。4.8%的发电量意味着什么？按照一个10MW的电站一年发电量1200万千瓦时计算，提升4.8%发电量意味着每年可以增加电能57.6万千瓦时，亦或是节约标准煤188kg。


机器人牵手绿色能源，社会意义更非凡

太阳能电站经济效益的提升将会带来更大的社会意义。据了解，目前造成大气污染的主要因素正是以传统火电站为主的锅炉燃煤带来的有害气体排放，据统计，每燃烧一吨标准煤就会排放二氧化碳约2.6吨，二氧化硫约8.5公斤，氮氧化物约7.4公斤——环保的严峻形式已经勿庸置疑。现在，全球都在集政府和社会力量全面推进光伏这一绿色能源产业的发展，因此，未来随着太阳能发电应用的普及，电站若能通过运用机器人进行高效清洁提升发电量、节约燃煤，必将为社会可持续发展带来更加深远的意义。