分布式光伏组件清洗机器人开发及应用

发布时间：2021-04-27 11:53

　　由于激励性政策的出台和产业技术的持续进步,我国光伏发电行业总体平稳有序发展,大量光伏系统投入运行。然而,光伏系统发电的效率受其表面积灰的负面影响会严重下降。现阶段,由于缺乏简单高效的积灰清洁手段,人工清洗仍是我国绝大多数光伏电站首选的清洗方式。但该方式存在工人劳动强度大,清洗成本高且效率低等诸多缺陷。因此急需自动化程度高、成本较低的方案代替定期人工清洁,以提高光伏电站的经济效益。因此,本文针对分布式光伏电站组件分布散、人工清洁成本高、资源浪费等问题,研发一种低成本,结构简单,清洁效率高的分布式光伏组件无水清洗器人。首先,阐述了光伏发电系统的基础理论,分析光伏组件表面积灰的对光伏系统的危害;参比IEC60891标准及实际监测数据,建立了光伏清洁评价方法;通过经济成本和能耗分析,建立了分布式光伏组件清洗模型,确定了不同工况下的清洗周期。其次,对分布式光伏组件清洗机器人的机械结构及控制系统进行设计。绘制行走系统及清洗系统三维模型;校验传动机构关键零部件强度;优选清洗滚刷材料;分析机器人控制系统的具体要求设计硬件电路,确定清洗模式,研发控制程序。最后,开展分布式光伏组件清洗机器人性能试验,在不... 

【文章来源】：东北电力大学吉林省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 光伏发电技术的研究历史与国内外现状
        1.2.1 积灰对光伏组件性能影响国内外研究现状
        1.2.2 光伏组件除尘技术国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 光伏发电系统基础理论与积灰清洗评价方法
    2.1 光伏发电系统基础理论
        2.1.1 太阳能光伏电池的模型
        2.1.2 光电系统分类
    2.2 积灰对光伏组件的影响
    2.3 光伏组件积灰清洗评测系统
        2.3.1 监测系统
        2.3.2 清洗效果评测方法
    2.4 本章小结
第3章 分布式光伏组件清洗机器人机械结构设计
    3.1 机器人行走系统设计
        3.1.1 机器人移动方式分析
        3.1.2 机器人外形设计
        3.1.3 关键零部件设计
    3.2 清洗系统设计
        3.2.1 清扫电机的选型
        3.2.2 齿轮箱的设计
        3.2.3 旋转滚刷清洗材料优选与实验测试
        3.2.4 清洗系统总体设计图
    3.3 本章小结
第4章 分布式光伏组件清洗机器人控制系统设计
    4.1 控制系统总体设计
        4.1.1 总体设计要求
        4.1.2 清洗模式设计
        4.1.3 控制结构设计
    4.2 主控模块设计
        4.2.1 控制芯片选型
        4.2.2 最小系统电路设计
    4.3 功能模块设计
        4.3.1 电源模块设计
        4.3.2 电机驱动模块设计
        4.3.3 限位保护模块设计
        4.3.4 时钟模块设计
        4.3.5 通信模块设计
    4.4 上位机软件设计
    4.5 本章小结
第5章 清洗试验与最佳清洗周期建立
    5.1 现场试验工况
        5.1.1 试验现场地理情况
        5.1.2 试验现场电池板参数
    5.2 清洗效果现场试验
        5.2.1 光伏组件清洗机器人运行参数
        5.2.2 清洗试验结果分析
    5.3 最佳清洗周期模型的建立与经济性分析
        5.3.1 最佳清洗周期模型的建立
        5.3.2 清洗成本分析
        5.3.3 经济性分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于滑动标准差计算的光伏阵列异常数据清洗办法[J]. 时珉,尹瑞,胡傲宇,吴骥.  电力系统保护与控制. 2020(06)
[2]基于混合高斯模型与Copula函数结合的光伏电站功率相依结构建模[J]. 朱晓荣,金绘民,王羽凝.  太阳能学报. 2019(07)
[3]光伏板清扫机器人支撑架轻量化优化设计[J]. 王龙,王云霞,陈健飞,蒋麒麟.  机械设计与研究. 2018(04)
[4]一种太阳电池板智能除尘器设计[J]. 张军斌,王敏,蔡坚勇,陈鑫滢.  太阳能学报. 2017(08)
[5]我国太阳能光伏产业现状及未来展望[J]. 孔凡太,戴松元.  中国工程科学. 2016(04)
[6]太阳电池积灰对其发电性能影响的研究[J]. 李练兵,王增喜,刘斌,郭向尚.  太阳能学报. 2016(06)
[7]光伏组件无水清洁探讨研究[J]. 王哲,林燕梅,杨静,王胜利,刘莉敏,定世攀.  太阳能. 2016(02)
[8]面向光伏板清洗的单轨行走式机器人清洗器位姿研究[J]. 沈铖玮,杭鲁滨,卞怀强,王君,陆九如,王玉昭,秦伟,皇甫亚波.  中国机械工程. 2015(24)
[9]适用于大规模光伏阵列的无水清扫机器人[J]. 王海峰,李凤婷,贾言争,吴为民.  可再生能源. 2015(10)
[10]灰尘对光伏发电的影响及组件清洗研究[J]. 孟伟君,朴铁军,司德亮,张文华,于俊峰,陈志燕.  太阳能. 2015(02)

硕士论文
[1]平板型太阳能集热器关键参数变化对其集热效率影响的研究[D]. 车永毅.兰州理工大学 2016



本文编号：3163422