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對現(xiàn)代人而言，光伏發(fā)電并不陌生，這種更為清潔的能源越來越受到人們的青睞。我國已經(jīng)成為全球光伏行業(yè)中占比規(guī)模最大的國家。隨著光伏發(fā)電板的裝機量不斷增加，同時也帶來了諸多挑戰(zhàn)。

由于光伏板安裝在戶外，所以要經(jīng)歷歲月的變遷和環(huán)境的污染。對光伏電站來說，塵埃污染是影響發(fā)電量的重要因素，因此在光伏電站運行維護中，光伏組件的清掃工作尤為重要。

針對目前我國的光伏清潔效率低、清潔效果差、清潔成本高等行業(yè)痛點，山西行云蔚來科技有限公司青年科研團隊圍繞太陽能光伏發(fā)電板清潔機器人開展研究。他們立足于市場發(fā)展現(xiàn)狀，設計出一款適應性更強，可以適用于不同應用場景的清潔機器人。這一名為“光伏衛(wèi)士”的創(chuàng)新項目在第八屆“創(chuàng)青春”山西青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中摘得科技創(chuàng)新初創(chuàng)組三等獎。

發(fā)現(xiàn)問題 解決問題

“國外的太陽能板清洗機器人大多是爬行式結(jié)構，這種結(jié)構不方便移動，而且清潔效率也比較低。”“光伏衛(wèi)士”項目團隊帶頭人閆戈倫說。

閆戈倫畢業(yè)于中北大學電子科學與技術專業(yè)，在校期間沉心于電子技術研究，與志同道合的朋友們組建團隊一起鉆研，曾成功轉(zhuǎn)化兩項知識產(chǎn)權，獲太原市“優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)者”稱號。畢業(yè)后，他在經(jīng)開眾創(chuàng)的扶持下萌生了創(chuàng)業(yè)想法，在山西綜改區(qū)成立了科技公司，專注于光伏清潔及綠色能源的技術開發(fā)及服務。

“國外的爬行式機器人主要針對國外光伏發(fā)電廠光伏板數(shù)量少的特點，作業(yè)時間長，清洗面積小，并不適合國內(nèi)的光伏發(fā)電廠。”閆戈倫解釋說，我國的光伏發(fā)電廠規(guī)模一般較大，需要更為高效的清潔機器人，并且針對地處惡劣環(huán)境的光伏發(fā)電廠，只依靠毛刷的滾動清洗難以實現(xiàn)好的清洗效果。而且機器人的移動范圍、實用性、清洗工藝、效率以及高昂的成本等關鍵問題都制約了爬行類清洗機器人在國內(nèi)的發(fā)展。

“相比于國外相對發(fā)達的機器人產(chǎn)業(yè)來講，中國在機器人領域的研究整體起步較晚，在上世紀70年代初才開始研發(fā)。目前國內(nèi)開發(fā)的車載式清潔機器人多存在一些缺陷。”閆戈倫舉例說，比如，行駛作業(yè)速度不均勻；清洗工作裝置與太陽能板間距及高度距離調(diào)節(jié)滯后嚴重；需要大量用水；車身不具備調(diào)平功能；路面不平時工作裝置擺動過大等，這些都無法實現(xiàn)高效行走清洗作業(yè)的需求。

“如果在不是很平坦的地面上行駛，車身可能會與太陽能發(fā)電板有明顯撞擊，而且大部分光伏發(fā)電站地處地形復雜地帶，并不適合車載機器人作業(yè)，導致人工作業(yè)成本高、難度大、危險系數(shù)高并且清洗效果差等弊端。”閆戈倫認為，做科研，就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。面對行業(yè)痛點，他帶領團隊成員，致力立足市場發(fā)展現(xiàn)狀，設計出一款適應性更強，可以適用于不同應用場景的可拓展智能光伏發(fā)電板清潔機器人。

智能高效 節(jié)約成本

“我們研發(fā)的這款清潔機器人適用于大規(guī)模光伏發(fā)電板陣列清洗，另一方面經(jīng)過升級改進也可推廣用于家用照明設備等家用光伏發(fā)電板清潔，應用領域非常廣闊。”閆戈倫介紹，他們研發(fā)的這款產(chǎn)品符合我國實際需求，更加符合我國國民經(jīng)濟生產(chǎn)水平，適應性好、清洗效率更高、清洗效果更好、投資成本回收快，可以完成對光伏發(fā)電板的高效清洗。

那么，“光伏衛(wèi)士”究竟是如何實現(xiàn)高效清潔的呢？閆戈倫介紹說，團隊從機械結(jié)構設計、驅(qū)動控制系統(tǒng)設計以及通訊協(xié)議設計三方面進行主要創(chuàng)新設計。這款產(chǎn)品打破傳統(tǒng)由點及面的擦拭方法，提出一種嶄新的清潔概念，在運動模塊的設計中采用一種創(chuàng)新型“由線及面”的自動化擦拭方式，大大提升了機器人的清潔效率和清潔效果。同時設備擦拭范圍具有可拓展性，可適應不同規(guī)格的光伏板清潔工作。

“不用專門跑現(xiàn)場，坐在辦公室里點一點手機就能實現(xiàn)光伏組件的清理。”設備與設備的聯(lián)動基于物聯(lián)網(wǎng)控制技術，用戶可以實現(xiàn)一鍵智能清潔，保證用戶以零工作量解決光伏面板清潔的難題。同時通過整體機械結(jié)構的設計，保證機器人的適應能力更強。開發(fā)的CRbus總線協(xié)議，可以使主機—從機完成自動輪詢檢查，提升維護和檢修的效率，降低維護成本，同時可以優(yōu)化框架式的復雜結(jié)構，避免高昂的安裝成本和生產(chǎn)成本。

“總之，我們研發(fā)的這款清潔機器人盡可能地實現(xiàn)了投資回收成本周期快，清洗效率高、清洗效果好、高度智能化、低能耗和綠色環(huán)保。”閆戈倫說。

前景廣闊 未來可期

隨著“2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和”的“雙碳目標”承諾做出，消減化石能源消耗、大力發(fā)展風電、太陽能發(fā)電等清潔能源是趨勢不可逆轉(zhuǎn)。

“在‘十四五’發(fā)展規(guī)劃中光伏發(fā)電裝機量將倍速增加，目前我國光伏發(fā)電的裝機量在不斷增加，并且將在今年得到井噴式增長。”閆戈倫說，中國不僅是全球最大的光伏市場，還擁有全球最大的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈。2021年，光伏制造端產(chǎn)值和光伏產(chǎn)品出口均創(chuàng)歷史新高。然而，隨著光伏電站的大量建設，另外一些運行維護中的需求也凸顯了出來，那就是光伏組件的清潔。業(yè)內(nèi)認為，市場亟需技術成熟度較高的光伏清潔產(chǎn)品，其潛在的市場空間可達數(shù)十億元。

“毫無疑問，未來在光伏智能運維的過程中，清掃機器人將成為其中重要的組成部分。”閆戈倫對光伏清潔機器人項目的未來發(fā)展充滿信心。他分析說，發(fā)展集中式光伏和分布式光伏是大勢所趨，新能源全額發(fā)電正在實現(xiàn)當中，要全面提高發(fā)電量，要提升光伏太陽能電站項目的投資收益率，采用光伏清掃機器人就是光伏電站投資者必須要考慮的標準配置。未來，他們將制定以“產(chǎn)品+服務”為核心的協(xié)同發(fā)展的商業(yè)模式，以產(chǎn)品為導向，支持訂制化服務，推行產(chǎn)品免費、服務收費的共享經(jīng)濟發(fā)展模式。

“預計在未來三年內(nèi)我們的毛利潤可達千萬元，并且對外我們將積極拓展業(yè)務渠道，致力于產(chǎn)品推廣、品牌樹立，盡早實現(xiàn)產(chǎn)品的規(guī)?；慨a(chǎn)、實現(xiàn)清潔能源行業(yè)深度發(fā)展。”閆戈倫表示，未來在光伏智能運維的過程中，清潔機器人將成為其中重要的組成部分。在“碳中和”的目標下，清潔能源發(fā)展前景可期，光伏清掃機器人有望進一步受益，從而邁入高增長階段。

原標題：“光伏衛(wèi)士”讓光伏板清潔更加簡單高效