基于挂壁式光伏板清洗装置的制作方法

本发明涉及一种基于挂壁式光伏板清洗装置，属于光伏板清洗技术领域。

背景技术：

随着全球能源危机和大气污染问题日益突出，传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出。这个时候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，维持长远的可持续发展。近年来清洁能源得到了很大发展。电源结构也发生了很大变化，目前利用自然能源来发电的越来越多。

各种形式的光伏发电站也得到了很大推广。每年建成投运的大型光伏电站日益增多，为了保证光伏电站的系统效率，提高电站发电量，应该针对电站的环境和气候条件制定合理的运维方案是其高效安全运行的基础。

特别是光伏板的清洗是光伏电站的必须要做的事情，光伏板上灰尘、鸟飞及其它附作物都会影响正常发电。甚至会带来光伏板的发热烧坏。对于中国西北地区的光伏电站，灰尘遮蔽是影响发电量的重要因素，西北地区干旱缺水，风沙很大，组件受到灰尘遮蔽的情况严重，如图1所示。灰尘遮蔽会减少组件接收的光辐照量，影响系统效率，降低发电量；局部遮蔽会引起热斑效应，造成发电量损失，影响组件的寿命，同时造成安全隐患。

国外做过试验，虽然有很多因素会影响太阳能发电的太阳能电池板的发电效率。但清洗太阳能电池板是一个非常重要的因素，如果不进行清洗，太阳能电池板的发电损失范围可以高达25%，在某些地区，根据欧洲一些国家可再生能源实验室的报告。个别太阳能发电站已经损失高达30%。

我们以一个20MW太阳能光伏电站为例，该电站的占地面积约700亩，总投资大概2亿元(按现行价格行情计算，而非当初实际投资的据说近3亿元)；计划每天发电6-7万度，年发电量2600万度，按政府每度电补贴1元钱计，年收益为2600万元；但实际上他们根本拿不到这么多钱，导致这一问题的原因就是小小的灰尘。2012年我国光伏产业增速达到100%，全年设计发电量达到2GW，而这也意味着2012年我国太阳能发电行业因为灰尘造成的损失高达2.5个亿。小小的灰尘让我国太阳能发电产业每年最低损失2.5亿元。

目前我国对太阳能电站的清洗还没有好的办法，最主要的还是采用人工清洗，人工清洗不但效率低下，并且清洗质量还得不到保证。20MWp的太阳能光伏电站，共有1640×992毫米，245w的电池板84800块，市场收费0.5元/块，每月洗一次，一年12次共花费50.88万元(折合每10MWp年费用25万元)；20年就是1017.6万，25年是1272万。但是，一个月洗一次，电池板是否能在一个月内一直保持洁净和保持应有的发电效率呢？遇到沙尘天气怎么办，增加清洗次数吗？

假如雇佣6人，每天不停地循环往复清洗，估计10天能轮回一次就不错了，遇到恶劣天气如沙尘暴，则根本无法应付。另外还需要进行设备投资，例如运水车辆、清洗机、打井、水净化、水泵、蓄水池、供水管网等。这样算下来每月运营费用至少也在数十万元。并且不能随心所欲，想什么时候洗就什么时候洗，想洗哪个区域就洗那个区域，尤其不能保证干活不偷懒。

目前光伏电站光伏板清洗分为以下几种：

人工清洗：主要依靠人工配置专用拖把进行清洗。缺点：人工成本贵、效率低下，不适合地面大型电站。

机车清洗：投资成本大，需要专业人员操作，车辆维护或租赁麻烦，并且消耗化石能源。对于排列紧凑的光伏电站机车也无法顺利进入。

移动式机器人清洗：方便轻巧，投资小。但工作效率不高、跨越性不好（需要人工搬运）。

固定式机器人清洗：固定滑轮式竖排清洗机器人。单排清洗效率突出、成本投资低。但工作方式比较单一、每排光伏板都需要安装一台、不能移动。对整的大型电站的来说整体投资就大了。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于挂壁式光伏板清洗装置，该基于挂壁式光伏板清洗装置解决了自动清洗机器人只能横向清洗，不能纵向清洗的光伏子阵的缺点，该清洗装置可以对多个横向设置和纵向设置的光伏板进行自动清洗。

为了解决上述技术问题，本发明的基于挂壁式光伏板清洗装置包括清洗机器人、设置在光伏阵列两侧的移动车、轨道，所述光伏阵列包括若干排光伏单元，每排光伏单元包括若干个通过缆桥连接的光伏板，所述清洗机器人包括刷毛板，刷毛板顶部设有第一充电太阳能板、第一控制器，刷毛板底部设有滚轮、清洁刷，刷毛板左、右两侧对称设有红外感应器、压力传感器，刷毛板上、下两端分别设有驱动电机，每个驱动电机均连接行走滑轮，红外感应器、压力传感器、驱动电机均分别与第一控制器连接，所述驱动电机、第一控制器均分别与第一充电太阳能板连接；

所述移动车包括升降伸缩杆、角度可调的移位车板，移位车板设置在升降伸缩杆上端，升降伸缩杆下端连接电动行车轮，电动行车轮设置在轨道上，移位车板面外侧设有限位器，所述压力传感器与限位器在同一直线上，移位车板上设有第二充电太阳能板、第二控制器，电动行车轮、第二控制器均分别与第二充电太阳能板连接；

当光伏阵列两侧的移动车同时移动到光伏阵列中的任意一排光伏单元两侧，并且两侧移位车均与光伏单元平齐时，清洗机器人将对光伏板单元进行清洗，清洗机器人对光伏单元清洗时，清洗机器人从一侧的移动车上运动到光伏板上，经若干个光伏板和缆桥，到达另一侧的移位车上。

所述清洗刷包括两排硬质螺旋刷、一排软质螺旋刷，软质螺旋刷设置在两排硬质螺旋刷之间。

所述基于挂壁式光伏板清洗装置还包括角度调节杆，角度调节杆一端与移位车板下端连接，角度调节杆另一端与升降伸缩杆连接。

所述滚轮设置在刷毛板底部中间位置。

所述移位车板内侧与光伏板之间距离为1cm。

所述两个光伏板之间设有两根缆桥，两根缆桥分别为上缆桥、下缆桥，上缆桥的外侧壁与光伏板上侧的外侧壁平齐，下缆桥的外侧壁与光伏板下侧的外侧壁平齐。

所述行走滑轮下方设有卡位弹片，卡位弹片一端与驱动电机连接，卡位弹片上部能与光伏板底部弹性接触。

所述清洗机器人行走在光伏板上或缆桥上时，行走滑轮与光伏板上、下两侧的侧壁滑动连接或与缆桥外侧壁滑动连接。

所述第一控制器上设有启停按钮。

所述刷毛板长度大于等于光伏板的宽度。

采用这种基于挂壁式光伏板清洗装置，具有以下优点：

1、原有清洗需要每横向一排光伏板放置安装一台清洗装置，现在多排只需一台清洗装置，节约了人工成本、减少了人为因素带来的影响，减少了清洗机器人重复投资。

2、由于光伏阵列两侧设有移动车，光伏板之间通过缆桥连接，刷毛板顶部设有第一控制器，刷毛板底部设有滚轮、清洁刷，刷毛板上、下两端分别设有驱动电机，每个驱动电机均连接行走滑轮，这样清洗机器人可以智能化的对每排中的多个光伏板进行清洗，然后通过移位车的移动来实现对光伏阵列的多排光伏板进行清洗，整个光伏阵列的清洗只需一个清洗装置。

3、由于刷毛板顶部设有第一充电太阳能板，移位车板上设有第二充电太阳能板，这样清洗机器人和移位车可以自供电。

4、由于刷毛板左、右两侧对称设有红外感应器、压力传感器，移位车板面外侧设有限位器，所述压力传感器与限位器在同一直线上，清洗机器人清洗时可以根据红外感应器感应污物或灰尘是否被清洗干净，若未清洗干净，清洗机器人将进行反复清洗；清洗机器人清洗完一排后可通过压力传感器感应，从而通过第一控制器来控制驱动电机停止工作，智能化程度高。

5、由于移动车包括升降伸缩杆、角度可调的移位车板，这样可以适用于不同高度和不同倾斜角度的光伏板的清洗。

6、由于清洗刷包括两排硬质螺旋刷、一排软质螺旋刷，软质螺旋刷设置在两排硬质螺旋刷之间，这样可以对光伏板不同的附作物进行清洁，清洗效果更好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的清洗过程整体示意图。

图2是本发明中清洗机器人侧视图。

图3是本发明中清洗机器人主视图。

图4是本发明中清洗机器人后视图。

图5是本发明中移位车侧视图。

图6是本发明中移位车主视图。

图7是本发明中移位车后视图。

图8是本发明中清洗机器人在光伏板上清洗时的机构示意图。

其中有：1. 清洗机器人；1.1. 刷毛板；1.2. 第一充电太阳能板；1.3. 第一控制器；1.4. 清洁刷；1.5. 滚轮；1.6. 驱动电机；1.7. 行走滑轮；1.8. 卡位弹片；1.9. 启停按钮；2. 移动车；2.1. 移位车板；2.2. 升降伸缩杆；2.3. 角度调节杆；2.4. 电动行车轮；2.5. 第二充电太阳能板；2.6. 限位器；2.7. 第二控制器；3. 轨道；4. 光伏板；5. 上缆桥；6. 下缆桥；7. 红外感应器；8. 压力传感器。

具体实施方式

如图1所示基于挂壁式光伏板清洗装置，包括清洗机器人、设置在光伏阵列两侧的移动车、轨道，所述光伏阵列包括若干排光伏单元，每排光伏单元包括若干个通过缆桥连接的光伏板，所述清洗机器人包括刷毛板，刷毛板顶部设有第一充电太阳能板、第一控制器，刷毛板底部设有滚轮、清洁刷，刷毛板左、右两侧对称设有红外感应器、压力传感器，刷毛板上、下两端分别设有驱动电机，每个驱动电机均连接行走滑轮，红外感应器、压力传感器、驱动电机均分别与第一控制器连接，所述驱动电机、第一控制器均分别与第一充电太阳能板连接；

所述移动车包括升降伸缩杆、角度可调的移位车板，移位车板设置在升降伸缩杆上端，升降伸缩杆下端连接电动行车轮，电动行车轮设置在轨道上，移位车板面外侧设有限位器，所述压力传感器与限位器在同一直线上，移位车板上设有第二充电太阳能板、第二控制器，电动行车轮、第二控制器均分别与第二充电太阳能板连接；

当光伏阵列两侧的移动车同时移动到光伏阵列中的任意一排光伏单元两侧，并且两侧移位车均与光伏单元平齐时，清洗机器人将对光伏板单元进行清洗，清洗机器人对光伏单元清洗时，清洗机器人从一侧的移动车上运动到光伏板上，经若干个光伏板和缆桥，到达另一侧的移位车上。

所述清洗刷包括两排硬质螺旋刷、一排软质螺旋刷，软质螺旋刷设置在两排硬质螺旋刷之间。

所述基于挂壁式光伏板清洗装置还包括角度调节杆，角度调节杆一端与移位车板下端连接，角度调节杆另一端与升降伸缩杆连接。

所述滚轮设置在刷毛板底部中间位置。

所述移位车板内侧与光伏板之间距离为1cm。

所述两个光伏板之间设有两根缆桥，两根缆桥分别为上缆桥、下缆桥，上缆桥的外侧壁与光伏板上侧的外侧壁平齐，下缆桥的外侧壁与光伏板下侧的外侧壁平齐。

所述行走滑轮下方设有卡位弹片，卡位弹片一端与驱动电机连接，卡位弹片上部能与光伏板底部弹性接触。

所述清洗机器人行走在光伏板上或缆桥上时，行走滑轮与光伏板上、下两侧的侧壁滑动连接或与缆桥外侧壁滑动连接。

所述第一控制器上设有启停按钮。

所述刷毛板长度大于等于光伏板的宽度。

所述轨道通过若干个水泥桩与地面连接，水泥桩高度为20cm，防止风沙填埋。

清洗时，控制两个移位车通过轨道移动到第一排光伏单元两侧，然后通过调节升降伸缩杆和角度调节杆来使移位车板与光伏单元平齐，此时清洗机器人停在光伏单元一侧的移位车上，然后按下第一控制器上的启停按钮，清洗机器人两端的行走滑轮在驱动电机的驱动下，沿着光伏板上、下两侧的侧壁和缆桥外侧壁向光伏单元另一端运行，运行过程中，清洗刷对光伏板进行清洗，红外感应器感应光伏板上污物或灰尘的厚度，在清洗时刷毛板左右两侧上的红外感应器对光伏板上的污物和灰尘厚度进行监测，当清洗机器人沿着前进方向清洗，清洗后，清洗机器人后侧的红外感应器感应到刚清洗过的光伏板上的灰尘厚度还是高于红外感应器感应的设定值时，红外感应器将信号传给第一控制器，第一控制器控制驱动电机反向运转，从而带动行走滑轮反向行走，反复清洗直至将光伏板上的污物和灰尘的厚度降到低于设定值。当一排光伏单元清洗完后，清洗机器人运动到光伏单元另一侧的移位车上，直至清洗机器人上的刷毛板与限位器接触，此时限位器将对刷毛板侧壁产生压力，压力传感器感应产生的压力，然后将压力信号传给第一控制器，第一控制器控制驱动电机停止工作，清洗机器人停靠在移位车上，此时第一排光伏单元清洗完毕。

第一排光伏单元清洗完毕后，通过第二控制器移动光伏阵列两侧的移位车，将两侧的移位车移动到第二排光伏单元两侧，然后通过调节升降伸缩杆和角度调节杆来使移位车板与光伏单元平齐，接着进行第二排光伏单元的清洗。由于第一排光伏单元清洗完后，清洗机器人停靠在另一侧的移位车上，因此第二排光伏单元清洗时清洗机器人行走方向与第一排光伏单元清洗时清洗机器人行走方向相反。

本申请中没有详细说明的技术特征为现有技术。上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。