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3G/4G工業路由器解決光伏發電智能運維方案
需求背景
隨著經濟的發展、社會的進步，人們對能源提出越來越高的要求。尋找和利用新能源成為當前人類麵臨的迫切課題。太陽能以其獨有的優勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無汙染、廉價、人類能夠自由利用的能源。太陽能每秒鍾到達地麵的能量高達80萬千瓦時，假如把地球表麵0.1%的太陽能轉為電能，轉變率5%，每秒發電量可達5.6×1012千瓦小時，相當於世界上能耗的40倍。
這幾年，國際社會對環保的提出更高的要求，我國接連出台環境保護政策：“大氣十條”、“水十條”、“土十條”，今年更是在全國掀起環保風暴。太陽能作為綠色環保能源，應用前景一片光明。
近年來，全球光伏電站年裝機量逐年增加，光伏電站組件塵埃汙染一直是行業難題，灰塵汙染是光伏玻璃表麵形成灰塵覆蓋層,顯著降低了太陽能電池片受光量和光伏組件的電能輸出總量,發電量降低幅度達5%~45%,是影響光伏發電係統工作效率的重要原因。由於灰塵顆粒與光伏玻璃表麵互作用機理尚未完全清楚,多數光伏發電係統沒有配備專用的灰塵清理設施,主要依賴於降雨、風等自然作用對光伏麵板的積灰進行清除。調查顯示,按照通常設計標準,每10MW電站配套工業清洗係統最少需要一次性投資幾百萬元。一個300MW的太陽能發電廠可能花費超500萬美元來進行清潔,同時在能源生產方麵,因塵土覆蓋的損失至少達360萬美元。據業內人事普遍經驗認為：光伏麵板的清潔維護是提高電站運維績效水平、提升實際利用小時數量最直接有效且成本最低的方式。清潔後的光伏陣列日均發電量顯著提高5%以上。另外組件塵埃汙染產生熱斑效應，縮短組件使用壽命，而且清潔光伏組件費用高昂。
目前清潔光伏組件的方法有:人工清洗組件,人工噴洗組件,半自動清洗設備。
人工清洗組件
人工幹洗，是采用長柄絨拖布配合專用洗塵劑進行清洗,費用約為12000~13000元/10MW。使用的油性靜電吸塵劑,主要利用靜電吸附原理,具有吸附灰塵和沙粒的作用,能夠增強清洗工具吸塵去汙能力,有效地避免在清掃時的灰塵沙粒飛揚。缺點：由於完全依靠人力,存在表麵殘留物較多、組件由受力不均產生變形隱裂的問題。另外一個缺點是，幹洗組件效果不佳，常常因拖把沾有過多灰塵，在組件表麵上留有部分痕跡，造成大麵積陰影遮擋。
人工水洗，使用拖步，水桶，據統計,1人每天可清洗100平方米,10MW光伏組件約66000平方米,需要66人天。按每人120元/天估算。10MW組件清洗一次的人工成本為79200元。按1個月清洗3次估算,10MW每年的人工成本為2851200元。缺點：人工費太高。不同操作工的力量不同，對組件造成的壓力不同，會使得組件受力不均變形過大，造成電池片隱裂。
壓縮空氣吹掃是通過專用裝置吹出壓縮空氣清除組件表麵的灰塵,用於水資源匱乏的地區。缺點：這種方式效率低,且存在灰塵高速摩擦組件的問題,目前很少有電站使用。
人工噴洗組件
人工水洗是以接在水車上(或水管上)的噴頭向光伏組件表麵噴水衝刷,從而達到清洗的目的,壓力一般不超過0.4MPa,這種清洗方式優於人工幹洗,清洗效率高一些,但用水量較大, 10MW光伏組件清洗一次約用30立方米的水,水洗用水成本價格約為0.2元/平方米,與人工幹洗價格接近,一些地麵光伏電站目前采用此種清洗方式。但水壓過大會造成光伏組件電池片的隱裂,導致大麵積短路會造成發電效率降低。另外,水洗組件自然風幹後,在組件表麵會形成水漬,形成微型陰影遮擋,影響發電效率。冬季使用高壓水槍產生的冰層會嚴重弱化組件的光學效應,處於北方的太陽能發電廠尤為顯著。
人工噴洗的缺點：水壓對光伏組件壓力過大時會造成電池片的隱裂，而我們過程中無法控製操作人員的噴頭水壓變化，因為水壓越大清洗速度和效果越好。另一個缺點是水洗後組件自行晾幹，組件表麵會形成水漬，相對於組件來說就是微型陰影遮擋。
半自動清洗設備
半自動清洗設備以工程車輛為載體改裝為主 ,設備功率大、效率比較高,清洗工作對組件壓力一致性好,不會對組件產生不均衡的壓力,造成組件隱裂,而且清洗可采取清掃和水洗兩種模式。該方式對水資源的依賴性較低,但對光伏組件陣列的高度、寬度、陣列間路麵狀況的要求較為苛刻,無法滿足所有大型光伏電站的應用需求。
方案概述
為了解決光伏電站的以上難題，我們提出了光伏發電智能運維解決方案：
l 每排光伏組件安裝一台清掃機器人,通過雲平台程序控製電機的轉動實現裝置對光伏組件的自動清洗，在雲平台設置定期和自定義時間清掃,全程無人值守。機器人采用獨立太陽能供電。
l 清掃機器人上預留DI、AI接口各兩路，支持自由裝配溫度，電流，電壓等傳感器來監測組件，智能排查故障。
l 在光伏電場安裝高清網絡攝像頭，網絡攝像頭連接3G/4G工業路由器聯網，將監控畫麵回傳到管理中心。
l 在雲平台實現設置清掃時間，數據采集、篩選、故障定位，報警等功能。雲平台可以把數據發送給其他雲平台，做其他創新拓展應用。
l 設置管理中心。光伏公司通過該中心可以對各地的光伏電場的運行情況進行遠程管理，解決了光伏公司以前難以對各地的光伏電場統一管理的問題，且可以對光伏電場中的光伏組件進行統一監控，實現了光伏電場無人值守的目標。客戶雖然在幾百公裏之外，卻如身臨其境。
l 本方案可以根據光伏組件數量，鋪設的距離，靈活選擇組合的方式。
方案拓撲圖
應用場景
與傳統清潔運維方式相比,此智能運維解決方案有如下9大優勢:
1、自供電,並帶有儲能,無需提供外部電源;
2、智能控製、無人值守，少人值守，,節省人工費用;
3、無水清潔、節能環保,節約用水;
4、運行頻次自由設定,根據場區環境定期清潔;
5、機器人清掃用力均勻,不會造成電池片隱裂;
6、機器人可以夜間工作；
7、準確定位故障組件，方便管理人員及時高效維護組件；
8、及時發現故障組件，避免大麵積組件損傷；
9、在冬季北方,智能機器人還能除去組件上的積雪。
方案中推薦的產品及物料：
D500（含T260S），D520，清掃機器人，傳感器，高清網絡攝像頭。