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3G/4G工业路由器解决光伏发电智能运维方案
需求背景
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求。寻找和利用新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每秒发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。
这几年，国际社会对环保的提出更高的要求，我国接连出台环境保护政策：“大气十条”、“水十条”、“土十条”，今年更是在全国掀起环保风暴。太阳能作为绿色环保能源，应用前景一片光明。
近年来，全球光伏电站年装机量逐年增加，光伏电站组件尘埃污染一直是行业难题，灰尘污染是光伏玻璃表面形成灰尘覆盖层,显著降低了太阳能电池片受光量和光伏组件的电能输出总量,发电量降低幅度达5%~45%,是影响光伏发电系统工作效率的重要原因。由于灰尘颗粒与光伏玻璃表面互作用机理尚未完全清楚,多数光伏发电系统没有配备专用的灰尘清理设施,主要依赖于降雨、风等自然作用对光伏面板的积灰进行清除。调查显示,按照通常设计标准,每10MW电站配套工业清洗系统最少需要一次性投资几百万元。一个300MW的太阳能发电厂可能花费超500万美元来进行清洁,同时在能源生产方面,因尘土覆盖的损失至少达360万美元。据业内人事普遍经验认为：光伏面板的清洁维护是提高电站运维绩效水平、提升实际利用小时数量最直接有效且成本最低的方式。清洁后的光伏阵列日均发电量显著提高5%以上。另外组件尘埃污染产生热斑效应，缩短组件使用寿命，而且清洁光伏组件费用高昂。
目前清洁光伏组件的方法有:人工清洗组件,人工喷洗组件,半自动清洗设备。
人工清洗组件
人工干洗，是采用长柄绒拖布配合专用洗尘剂进行清洗,费用约为12000~13000元/10MW。使用的油性静电吸尘剂,主要利用静电吸附原理,具有吸附灰尘和沙粒的作用,能够增强清洗工具吸尘去污能力,有效地避免在清扫时的灰尘沙粒飞扬。缺点：由于完全依靠人力,存在表面残留物较多、组件由受力不均产生变形隐裂的问题。另外一个缺点是，干洗组件效果不佳，常常因拖把沾有过多灰尘，在组件表面上留有部分痕迹，造成大面积阴影遮挡。
人工水洗，使用拖步，水桶，据统计,1人每天可清洗100平方米,10MW光伏组件约66000平方米,需要66人天。按每人120元/天估算。10MW组件清洗一次的人工成本为79200元。按1个月清洗3次估算,10MW每年的人工成本为2851200元。缺点：人工费太高。不同操作工的力量不同，对组件造成的压力不同，会使得组件受力不均变形过大，造成电池片隐裂。
压缩空气吹扫是通过专用装置吹出压缩空气清除组件表面的灰尘,用于水资源匮乏的地区。缺点：这种方式效率低,且存在灰尘高速摩擦组件的问题,目前很少有电站使用。
人工喷洗组件
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,压力一般不超过0.4MPa,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, 10MW光伏组件清洗一次约用30立方米的水,水洗用水成本价格约为0.2元/平方米,与人工干洗价格接近,一些地面光伏电站目前采用此种清洗方式。但水压过大会造成光伏组件电池片的隐裂,导致大面积短路会造成发电效率降低。另外,水洗组件自然风干后,在组件表面会形成水渍,形成微型阴影遮挡,影响发电效率。冬季使用高压水枪产生的冰层会严重弱化组件的光学效应,处于北方的太阳能发电厂尤为显著。
人工喷洗的缺点：水压对光伏组件压力过大时会造成电池片的隐裂，而我们过程中无法控制操作人员的喷头水压变化，因为水压越大清洗速度和效果越好。另一个缺点是水洗后组件自行晾干，组件表面会形成水渍，相对于组件来说就是微型阴影遮挡。
半自动清洗设备
半自动清洗设备以工程车辆为载体改装为主 ,设备功率大、效率比较高,清洗工作对组件压力一致性好,不会对组件产生不均衡的压力,造成组件隐裂,而且清洗可采取清扫和水洗两种模式。该方式对水资源的依赖性较低,但对光伏组件阵列的高度、宽度、阵列间路面状况的要求较为苛刻,无法满足所有大型光伏电站的应用需求。
方案概述
为了解决光伏电站的以上难题，我们提出了光伏发电智能运维解决方案：
l 每排光伏组件安装一台清扫机器人,通过云平台程序控制电机的转动实现装置对光伏组件的自动清洗，在云平台设置定期和自定义时间清扫,全程无人值守。机器人采用独立太阳能供电。
l 清扫机器人上预留DI、AI接口各两路，支持自由装配温度，电流，电压等传感器来监测组件，智能排查故障。
l 在光伏电场安装高清网络摄像头，网络摄像头连接3G/4G工业路由器联网，将监控画面回传到管理中心。
l 在云平台实现设置清扫时间，数据采集、筛选、故障定位，报警等功能。云平台可以把数据发送给其他云平台，做其他创新拓展应用。
l 设置管理中心。光伏公司通过该中心可以对各地的光伏电场的运行情况进行远程管理，解决了光伏公司以前难以对各地的光伏电场统一管理的问题，且可以对光伏电场中的光伏组件进行统一监控，实现了光伏电场无人值守的目标。客户虽然在几百公里之外，却如身临其境。
l 本方案可以根据光伏组件数量，铺设的距离，灵活选择组合的方式。
方案拓扑图
应用场景
与传统清洁运维方式相比,此智能运维解决方案有如下9大优势:
1、自供电,并带有储能,无需提供外部电源;
2、智能控制、无人值守，少人值守，,节省人工费用;
3、无水清洁、节能环保,节约用水;
4、运行频次自由设定,根据场区环境定期清洁;
5、机器人清扫用力均匀,不会造成电池片隐裂;
6、机器人可以夜间工作；
7、准确定位故障组件，方便管理人员及时高效维护组件；
8、及时发现故障组件，避免大面积组件损伤；
9、在冬季北方,智能机器人还能除去组件上的积雪。
方案中推荐的产品及物料：
D500（含T260S），D520，清扫机器人，传感器，高清网络摄像头。