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對(duì)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(lái)越受到人們的青睞。我國(guó)已經(jīng)成為全球光伏行業(yè)中占比規(guī)模最大的國(guó)家。隨著光伏發(fā)電板的裝機(jī)量不斷增加，同時(shí)也帶來(lái)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(duì)光伏電站來(lái)說(shuō)，塵埃污染是影響發(fā)電量的重要因素，因此在光伏電站運(yùn)行維護(hù)中，光伏組件的清掃工作尤為重要。

針對(duì)目前我國(guó)的光伏清潔效率低、清潔效果差、清潔成本高等行業(yè)痛點(diǎn)，山西行云蔚來(lái)科技有限公司青年科研團(tuán)隊(duì)圍繞太陽(yáng)能光伏發(fā)電板清潔機(jī)器人開展研究。他們立足于市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一款適應(yīng)性更強(qiáng)，可以適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的清潔機(jī)器人。這一名為“光伏衛(wèi)士”的創(chuàng)新項(xiàng)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(jiǎng)。

發(fā)現(xiàn)問題 解決問題

“國(guó)外的太陽(yáng)能板清洗機(jī)器人大多是爬行式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不方便移動(dòng)，而且清潔效率也比較低。”“光伏衛(wèi)士”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)帶頭人閆戈倫說(shuō)。

閆戈倫畢業(yè)于中北大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，在校期間沉心于電子技術(shù)研究，與志同道合的朋友們組建團(tuán)隊(duì)一起鉆研，曾成功轉(zhuǎn)化兩項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，獲太原市“優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)者”稱號(hào)。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(shù)開發(fā)及服務(wù)。

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

“相比于國(guó)外相對(duì)發(fā)達(dá)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)來(lái)講，中國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的研究整體起步較晚，在上世紀(jì)70年代初才開始研發(fā)。目前國(guó)內(nèi)開發(fā)的車載式清潔機(jī)器人多存在一些缺陷。”閆戈倫舉例說(shuō)，比如，行駛作業(yè)速度不均勻；清洗工作裝置與太陽(yáng)能板間距及高度距離調(diào)節(jié)滯后嚴(yán)重；需要大量用水；車身不具備調(diào)平功能；路面不平時(shí)工作裝置擺動(dòng)過(guò)大等，這些都無(wú)法實(shí)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(huì)與太陽(yáng)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(fù)雜地帶，并不適合車載機(jī)器人作業(yè)，導(dǎo)致人工作業(yè)成本高、難度大、危險(xiǎn)系數(shù)高并且清洗效果差等弊端。”閆戈倫認(rèn)為，做科研，就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過(guò)程。面對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員，致力立足市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一款適應(yīng)性更強(qiáng)，可以適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的可拓展智能光伏發(fā)電板清潔機(jī)器人。

智能高效 節(jié)約成本

“我們研發(fā)的這款清潔機(jī)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(guò)升級(jí)改進(jìn)也可推廣用于家用照明設(shè)備等家用光伏發(fā)電板清潔，應(yīng)用領(lǐng)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(guó)實(shí)際需求，更加符合我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)水平，適應(yīng)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(duì)光伏發(fā)電板的高效清洗。

那么，“光伏衛(wèi)士”究竟是如何實(shí)現(xiàn)高效清潔的呢？閆戈倫介紹說(shuō)，團(tuán)隊(duì)從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及通訊協(xié)議設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行主要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)。這款產(chǎn)品打破傳統(tǒng)由點(diǎn)及面的擦拭方法，提出一種嶄新的清潔概念，在運(yùn)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)中采用一種創(chuàng)新型“由線及面”的自動(dòng)化擦拭方式，大大提升了機(jī)器人的清潔效率和清潔效果。同時(shí)設(shè)備擦拭范圍具有可拓展性，可適應(yīng)不同規(guī)格的光伏板清潔工作。

“不用專門跑現(xiàn)場(chǎng)，坐在辦公室里點(diǎn)一點(diǎn)手機(jī)就能實(shí)現(xiàn)光伏組件的清理。”設(shè)備與設(shè)備的聯(lián)動(dòng)基于物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，用戶可以實(shí)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(shí)通過(guò)整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，保證機(jī)器人的適應(yīng)能力更強(qiáng)。開發(fā)的CRbus總線協(xié)議，可以使主機(jī)—從機(jī)完成自動(dòng)輪詢檢查，提升維護(hù)和檢修的效率，降低維護(hù)成本，同時(shí)可以優(yōu)化框架式的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，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(jī)器人盡可能地實(shí)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(shuō)。

前景廣闊 未來(lái)可期

隨著“2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”的“雙碳目標(biāo)”承諾做出，消減化石能源消耗、大力發(fā)展風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等清潔能源是趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)。

“在‘十四五’發(fā)展規(guī)劃中光伏發(fā)電裝機(jī)量將倍速增加，目前我國(guó)光伏發(fā)電的裝機(jī)量在不斷增加，并且將在今年得到井噴式增長(zhǎng)。”閆戈倫說(shuō)，中國(guó)不僅是全球最大的光伏市場(chǎng)，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(shè)，另外一些運(yùn)行維護(hù)中的需求也凸顯了出來(lái)，那就是光伏組件的清潔。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，市場(chǎng)亟需技術(shù)成熟度較高的光伏清潔產(chǎn)品，其潛在的市場(chǎng)空間可達(dá)數(shù)十億元。

“毫無(wú)疑問，未來(lái)在光伏智能運(yùn)維的過(guò)程中，清掃機(jī)器人將成為其中重要的組成部分。”閆戈倫對(duì)光伏清潔機(jī)器人項(xiàng)目的未來(lái)發(fā)展充滿信心。他分析說(shuō)，發(fā)展集中式光伏和分布式光伏是大勢(shì)所趨，新能源全額發(fā)電正在實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，要全面提高發(fā)電量，要提升光伏太陽(yáng)能電站項(xiàng)目的投資收益率，采用光伏清掃機(jī)器人就是光伏電站投資者必須要考慮的標(biāo)準(zhǔn)配置。未來(lái)，他們將制定以“產(chǎn)品+服務(wù)”為核心的協(xié)同發(fā)展的商業(yè)模式，以產(chǎn)品為導(dǎo)向，支持訂制化服務(wù)，推行產(chǎn)品免費(fèi)、服務(wù)收費(fèi)的共享經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。

“預(yù)計(jì)在未來(lái)三年內(nèi)我們的毛利潤(rùn)可達(dá)千萬(wàn)元，并且對(duì)外我們將積極拓展業(yè)務(wù)渠道，致力于產(chǎn)品推廣、品牌樹立，盡早實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的規(guī)?；慨a(chǎn)、實(shí)現(xiàn)清潔能源行業(yè)深度發(fā)展。”閆戈倫表示，未來(lái)在光伏智能運(yùn)維的過(guò)程中，清潔機(jī)器人將成為其中重要的組成部分。在“碳中和”的目標(biāo)下，清潔能源發(fā)展前景可期，光伏清掃機(jī)器人有望進(jìn)一步受益，從而邁入高增長(zhǎng)階段。

原標(biāo)題：“光伏衛(wèi)士”讓光伏板清潔更加簡(jiǎn)單高效