一：

光伏组件清洗的必要性

光伏组件是光伏系统的核心部分，也是光伏系统中价值最高的部分。光伏组件的质量或成本将直接决定整个系统的质量和成本。光伏组件的理论发电效率为 25%，实际为 23％；受污染后发电效率降为 17-18％。因此光伏组件的清洁程度对发电效率和效益影响非常之大。

光伏组件安装在户外，其表面附着的细小粉尘颗粒、积雪等会影响光线的透射率，进而影响组件表面接受到的辐射量，影响发电效率；表面泥土、鸟粪等局部遮挡的污浊会在光伏组件局部造成热斑效应，降低发电效率甚至烧毁组件。为了提高光伏组件发电效率，需要定期对光伏组件进行清洗。

光伏组件的使用寿命都在 20 年以上。为了在使用期限内保持正常的发电效率，光伏电站需安排专人定期对光伏组件表面灰尘、污染物进行清洁处理。清洁方案包括一般性除尘、局部清洗、整体清洗三种方式。

通过分析计算，认为自动清洗设备的投资回收期在2年左右，寿命周期内的年投资回报率可达20%以上。

清洗技术根据智能化程度分为人工清洗和机械清洗。

一、人工清洗技术

目前，我国大部分光伏电站采用人工清洗。

清洗时，通常2~3人为一组，其中一人负责管理供水设备和布置水管，另外一人负责用高压水枪冲洗组件，第三个人负责用拖布清洗积灰的死角，并擦干组件。

图1：人工清洗

随着技术的发展，出现了集成化人工清洗工具，该工具集高压水喷头与旋转的毛刷为一体，推杆采用碳纤维材料，该工具效率高、用水量低、劳动强度小，价格低廉，因此备受专业光伏电站清洗公司的青睐。

图2：集成化人工清洗技术

一般情况下，人工清洗每季度进行一次，对于大型地面电站每次清洗大约需要1～2个月的时间，该方法的单次成本最低，目前成本约1500~3000元/MW（西部地区略低），但工作效率低、清洗周期长，经常存在电站尚未全部清洗完，又被再次污染的情况，对电站发电量的提升一般不超过2%。

人工清洗的最大缺点是组件清洗的洁净程度严重依赖施工人员的责任心，无法有效控制。

二、机械清洗技术

目前，机械清洗技术可分为：1）单排清洗、2）多排清洗、3）大幅面清洗等三种方案。

1、单排清洗技术

单排清洗技术是指设备仅能完成一排组件的清洗，而无法进行越排。该技术已广泛应用于各类光伏电站，是市场上存量机型最多的技术。

根据清洗方式的不同，单排清洗设备通常可分为三大技术流派。

图3：清洗机器人

上图是以色列Ecoppia清洗机器人，其典型特点是行走方向与清洗方向正交，机器人在行走方向上断续运行。

机器人的横向行走轮沿组件的边框或专用导轨行走至未清洗的组件时停车，纵向行走清洗装置启动，通过超细纤维毛刷旋转，辅以气流吹扫，将积灰由上到下进行清洗，清洗完毕后机器人行走至其他未清洗的组件。该产品主要应用于沙尘较大的中东和沙漠地区，价格昂贵，随着国内清洗机器人的兴起，该产品已基本退出国内市场。

图4：清洗机器人

第三种技术是目前的主流技术。

图5：清洗机器人

该机器人的四个行走轮沿组件边框行走，清洗部分的毛刷转向与行走轮的行进方向相反，在毛刷转动过程中先将积灰从组件表面掸起，然后借助毛刷的冲击和旋转气流的共同作用下将灰尘驱赶至组件缝隙处脱落。

该类型的机器人应用了多种传感器技术，既要感知机器人的位置，同时也要感知机器人行走轮、电池、毛刷等的工作状态，与其他产品相比控制系统相对比较复杂，且容易因行走不协调导致机器人“卡死”。

2、多排清洗技术

多排清洗技术也可分为三种类型，

第一种是车载清洗设备，在完成一排组件的清洗后，由工程车将设备运送至下一排组件，该技术多采用有水清洗，清洗装置安装在工程车上，车内自带水箱和水泵。典型的代表如：青岛昱臣、重庆太初等。

该类型的产品价格昂贵、体型笨重，无法应对复杂的地形地貌，主要适用于西北部地势相对平坦的光伏电站，而该类地区水源又相对缺乏，由于无法做到随时清洗，清洗频率较低，因此有一定的局限性。

图6：清洗装置与工程车一体化

第二种技术为“摆渡车式”跨排清洗技术，该技术尚未成熟，但国内多个厂家都在对该方面的技术进行深入研究。目前，该类设备在分布式电站上已展开应用，在地面电站项目上还处于样机试验阶段，主要原因在于分布式电站的屋面相对平整，适合布置轨道，而地面电站所处的环境和地形地貌复杂多变，不做场平时难以大面积铺设轨道。

图7：跨排清洗的样机

第三种技术的清洗机器人的本体可实现自主转向，在越排时完全摆脱了对摆渡车的依赖。目前仅有极少数厂家掌握该技术，样机已在分布式屋顶电站项目上使用。

此外，由于平单轴系统地面电站的结构特殊性，通过巧妙的结构设计和控制方法，轨道可整体悬空架设，避免了地表对轨道的影响，目前该技术也已展开相关样机试验工作。

3、大幅面清洗技术

有些大型分布式电站项目的组件排布密集，未预留足够的维修通道，因此阵列宽度一般较大（通常在10米甚至更多）。单排和多排清洗设备都因组件间的间隙过小，限位轮无足够的安装空间而无法使用。

大幅面清洗技术的机器人通过行走轮的转速差来实现机器人的转向，清洗方法与其他单排清洗技术类似。

三、不同清洗方法对比

上述组件清洗技术，每一种方法都有各自的局限性，由于各地区电站的积灰、水源和地形地貌差异较大，因此组件清洗方式也应因地制宜。各清洗方法的优缺点对比如下。

表1：各种清洗方法的优缺点对比

表2：各种清洗方法清洗周期与费用对比

收益测算时作前提：

1、该项目清洗范围按照7.7MW核算，潍坊地区首年有效利用时数为1070小时（平铺），设备总投入为154万元（0.2元/W），光伏电站的上网电价为1.02元/度，考虑降尘量的季节变化，全年发电量提升按照8%核算。

2、采用机器人清洗后，可节省人工清洗的成本，假设人工清洗频率为4次/年，人工成本为2500元/MW/次，每年可节省人工成本约7.7万元。

经计算，得出如下结论：

以清洁机器人使用5年为例，设备的一次性投入在第25个月即可收回，剩余35个月是净收益，假设设备故障、检修等占用比例约10%，则5年内的净收益：（73.6+72.3+70.5+68.3+65.7-154）×（1-10%）=176.85万元，年投资回报率约为23%。

二：

光伏板脏了怎么办？光伏组件清洗方案了解一下

一、常规方式

一般性除尘：一般情况下，采用掸子或干拖布对光伏组件表面的灰尘进行清洁，以减少灰尘的发电量的影响。

局部清洗：当光伏阵列某个局部有鸟粪便等较难去除的污染物时，将用清水对光伏阵列进行局部清洗。

整体清洗：当由于清洁间隔时间长或恶劣气候造成光伏组件表面灰尘积累较厚时，需要对光伏阵列进行整体清洗。光伏区组件清洗首先考虑采用自然雨水清洗，雨水少的季节则考虑人工清洗。

一般性除尘计划每两周进行一次，整体性清洗计划每三个月或特别恶劣天气周后进行一次。

光伏组件清洗工作应选择在清晨、傍晚、夜间或阴雨天（辐照度低于 200W/m2 的情况下）进行，严禁选择中午前后或阳光比较强烈的时段进行清洗工作。在早晚清洗时，也要选择在阳光暗弱的时间段内进行。

二、光伏组件清洗的方式

常见的光伏组件的清洗方式有如下几种：

1）人工清洗

人工光伏组件清洗是原始的组件清洗方式，完全依靠人力完成。这种清洗方式工作效率低、清洗周期长、人力成本高，存在人身隐患。主要分为人工水洗和人工干洗。

a.人工水洗

人工水洗是以接在水车上(或水管上)的喷头向光伏组件表面喷水冲刷，从而达到

清洗的目的，这种清洗方式优于人工干洗，清洗效率高一些，但用水量较大。可以配用专用的清洗光伏组件的电动刷、滚刷、盘刷，要把水管绑在刷杆上，有些电动刷还配备水管喷头，以达到刷洗和冲洗同时进行的效果。

b.人工干洗

操作人员采用长柄绒拖布配合专用洗尘剂进行清洗。

主要原理：利用静电吸附原理，具有吸附灰尘和沙粒的作用，增强尘推吸尘去污能力，能有效地避免在清扫时的灰尘沙粒飞扬。只要轻轻拍打尘推，即可抖落沙粒多用于幕墙、酒店、宾馆等的清洁工作。

2)自动清洗

自动清洗方式是将清洗装置安装在光伏组件阵列上，通过程序控制电机的转动实现装置对光伏组件的自动清洗。或者采用光伏清洁车，在拖拉机的基础上加上自由臂清洁刷，并配有输水喷嘴，在刷洗的同时用水进行冲洗。自动清洁机器可根据现场环境来进行“有水”和“无水”两种方式。自动清洗方式设备成本高昂。

a.清洁小车

目前以工程车辆为载体改装的清洁设备功率大、效率比较高，清洗工作对光伏组件压力一致性好，不会对光伏组件产生不均衡的压力，造成光伏组件隐裂，而且清洗可采取清扫和水洗两种模式。运维公司可以购买，也可以租赁模式。10MWp 用 30 立方米的水除垢，相当于在 22Km×3.5m 的光伏阵列表面下了一场 0.23mm 的小雨。

下图为瑞士的 serbot 公司研发生产的光伏清洁机器 GEKKO，支持水洗，由一个小车和一个长约 100m 的水管组成，需要遥控操作，其清洁效率为 400 ㎡/h。

下图中为日本的 Miraikikai 公司研发设计的光伏组件清洁小车，该公司开发的光伏组件清洁机器人具有自主行走和清洁的特点，并且能够在不使用水的情况下清洁面板，将积聚在光伏组件上的沙子和灰尘用旋转刷扫过，并由风扇从面板吹出。

下图中为澳大利亚一家公司设计的光伏清洁车，在拖拉机的基础上加上自由臂清洁刷，并配有输水喷嘴，在刷洗的同时用水进行冲洗。设计者称：“一个人每天可以清洁大约 1000 块光伏组件，这种车每小时可以清洁 1500 到 2000 块，”该车预计售价在 130,000 美元至 145,000 美元（+消费税）之间。在海外设计和制造的竞争产品价格约为 165,000 美元（+消费税）。

b. 清洁机器人

为有效提高清洗分布式太阳能发电板表面的灰尘的效率，使用智能清扫机器人进行定期清扫，彻底清除光伏组件表面的灰尘及污垢，以提升发电效率。其方式是电站每排（也可以安装换行小车，多排共有一个机器人）光伏组件安装一台光伏组件清洗机器人自动定期清扫，无人值守。可自带光伏组件及蓄电装置，无需外部电源。

目前户外光伏电站普遍使用的是下图的大型光伏清洁机器人，该机器人为无水有轨机器人，横向清洁刷。

三：

光伏电站如何提高发电量？五种清洗方式效益对比帮你分析

关于提高光伏电站电量的思考,由于光伏组件的衰减原理，光伏电站普遍存在不能全额发电。影响发电量的原因很多,其中电站组件脏污现象是一个重要因素，影响整体发电量，光伏电站得如何能降本增效，以某电站为例，脏污严重的组串(21块)，清洗完成后，电力增加2-2.5A，中等脏污的，清洗完成后电流增加1.2-1.5A;轻微脏污的组串，清洗完成后，电力增加0.5-1A。

全部清洗完成电站整体容量增加3-5MW，电量每天增加2-3万千瓦时。那么选哪种清洁方式最为经济,以下用5种清洗方式,按10MW计算每年的清扫费用, 做数据对比:

人工清洗方式:

手工用抹布擦洗, 效率很低，一个人平均每天可清洗150㎡,用水量低，1MW用水量约1吨,局限性适用地面电站，高空不适合,清洁过程中不易管理，对表面有磨损，影响透光率和寿命,人工清扫方式10MW每年清扫费用, 人工按100元/人/天计算，水按3.2元/吨计算，在抹布、水桶等耗材不计入成本的状况下，10MW总共有4万块电池板，每块1.6㎡，合计6.6万㎡，一次清洗需要耗费440个人工费，即440×100=44000元，水费为300元，那么年清洗总费用约为53万元。

高压水枪清洗方式:

用运水车或者预埋水管接高压水枪冲洗,工作效率低，1个人平均每天可清洗500m2,用水量高，1MW用水量约10-14吨, 适合缺水地区, 水枪压力大，会造成组件隐裂,用高压水枪清洗10MW每年清扫费用计算, 一次清洗需要耗费220个人工费，即220X100=22000元，水费为3000元，若采用运水车，还得考虑司机的工资、租车的费用，按照一年8万元计算，那么年清洗总费用费用约为38万元。如果是铺设水管，那么需要50万投入。

大型清洗车清洗方式:

改装大型厢式货车侧边，形成大的边刷，边喷水边刷,效率高，1台车平均每天可清洗5000m2用水量高，1MW用水量约7吨,只适合有水地区，且能行驶车辆的地面电站。随着车辆的非直线运动，组件受到压力大小不均，光伏组件会造成隐裂，甚至破碎. 按10MW每年清扫费用计算, 车辆购买费用为100万元/台，按照5年使用寿命均摊到每年的费用是20万，一台车配两名工作人员，两个人的工资加起来…年算8万，每年车子的保养维修和燃油费用约为3万，加上水费，那么每年需要支付的清洗费用约为34万元。

喷淋系统清洗方式:

对电站进行改造，在电池板上边处，安装数个类似于草坪自动喷水的喷淋头，通过预埋水管输送水，进行喷淋冲洗, 效率高，可同时对全部组件喷淋,用水量中，1MW用水量约6-7吨,不适合缺水地区电站, 清洗不干净，会产生热斑效应，造成组件损坏, 按10MW每年清扫费用计算, 加装喷淋设备的大致投入为0.2 元一0.3元/W,按0.25元计算，10MW需要增加的初期投入约为250万元，之后每年的用水费用和设备保养费用加起来约为10万元。

光伏清扫机器人

光伏清扫机器人

通过固定安装运维电气光伏清扫机器人,用旋转滚刷把灰尘向前扫，灰尘通过边缘掉落。工作效率高，速度快(约25m/min),清洗宽度根据现场组件安装来定制，全部阵列可同时清洗。

光伏清扫机器人无水清洁,分布广，高原、沙漠、大棚、屋顶等都适合,采用柔软螺旋毛刷，对光伏板损害较小,持续提高发电量在5%—28%以上, 按10MW计算,大约需要50-100台左右。

一次性投入每瓦0.03元一0.15元。按照最低提高5%计算，3个月一24个月内收回成本。使用寿命20年，减去20年的备品备件费用，每年净收益大约80—120 万。

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