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對現代人而言，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構，這種結構不方便移動，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，曾成功轉化兩項知識產權，獲太原市“優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)者”稱號。畢業(yè)后，他在經開眾創(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)電廠光伏板數量少的特點，作業(yè)時間長，清洗面積小，并不適合國內的光伏發(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的發(fā)展。

“相比于國外相對發(fā)達的機器人產業(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節(jié)滯后嚴重；需要大量用水；車身不具備調平功能；路面不平時工作裝置擺動過大等，這些都無法實現高效行走清洗作業(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、危險系數高并且清洗效果差等弊端。”閆戈倫認為，做科研，就是發(fā)現問題、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)的這款產品符合我國實際需求，更加符合我國國民經濟生產水平，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”究竟是如何實現高效清潔的呢？閆戈倫介紹說，團隊從機械結構設計、驅動控制系統(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。

“不用專門跑現場，坐在辦公室里點一點手機就能實現光伏組件的清理。”設備與設備的聯動基于物聯網控制技術，用戶可以實現一鍵智能清潔，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)化框架式的復雜結構，避免高昂的安裝成本和生產成本。

“總之，我們研發(fā)的這款清潔機器人盡可能地實現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年實現碳達峰、2060年實現碳中和”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。

“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)電產業(yè)鏈。2021年，光伏制造端產值和光伏產品出口均創(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)內認為，市場亟需技術成熟度較高的光伏清潔產品，其潛在的市場空間可達數十億元。

“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“產品+服務”為核心的協(xié)同發(fā)展的商業(yè)模式，以產品為導向，支持訂制化服務，推行產品免費、服務收費的共享經濟發(fā)展模式。

“預計在未來三年內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，致力于產品推廣、品牌樹立，盡早實現產品的規(guī)模化量產、實現清潔能源行業(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