3月10日,新疆哈密遭遇强沙尘侵袭,晴空被漫天沙尘遮蔽,“沙墙”掠过,国神哈密煤电公司花园电厂17.9兆瓦分布式光伏电站的光伏板瞬间蒙上了一层厚厚的“脏毯子”,发电效率急剧下滑。
以往,遇到这种情况,维护人员只能顶着风沙、拿着清洁刷,一块一块地手动清理光伏板,不仅耗费大量人力,清理效率还特别低。但这次,情况大不一样,当沙尘暴渐渐平息,空中还弥漫些许沙尘时,一群特别的“光伏卫士”便迅速出动,它们沿着光伏板徐徐“行走”,毛刷快速转动,所到之处,灰尘消失不见,光伏板重新焕发光亮。
这群特别的“光伏卫士”就是国神公司在哈密煤电公司花园电厂投运的国内首套风沙地带5G+智能光伏自动清扫机器人。
可别小看这群个头不大的“光伏卫士”,它们是光伏清理领域的“光伏特种兵”,能够在无须外接水源、电源的情况下对光伏组件进行全天候、多频次清扫,具备极端天气适应能力、设备低成本维护运行能力。
兵马未动,粮草先行。这些机器人内置的自主供电系统可实现高效储能和太阳能互补供电,并且耐高温、耐低温,让它们无论白天黑夜,还是严寒酷暑,都能够保证“口粮”充足,持续战斗。补给问题得以解决,但戈壁作战有别于平原作战,战场环境更加复杂,不仅地形起伏不定,而且极端天气考验更是家常便饭,因此“光伏特种兵”的野外作战能力就显得格外重要。
传统的光伏清扫机器,大多采用“拉锁式”设计,依靠钢丝绳牵引,仅适用于平坦地形,假如遇到光伏组件安装错位变形的区域,光伏板间稍有高差便会“卡壳”。但国神公司5G+智能光伏自动清扫机器人采用的“双电机双驱动+柔性机身”设计却让这个问题迎刃而解,一方面动力强劲充足、爬坡能力强,另一方面,“跨地形作战能力”大幅增强,“单兵作战”范围更广,极大减少了设备投资成本。
“光伏板间高差5厘米?我们在光伏板间搭了‘过河桥’,机器人可轻松跨越10倍国标允许范围内的不平整地形。”国神哈密煤电公司花园电厂科技信息化主管介绍道,“技术研发不能是飘在天上的空中楼阁,得算经济账。要是没有这种设计,100台机器也扫不完1公里的光伏。”
戈壁多风沙,机器人的关键部件均采用IP68防护等级的材料,并且电机传动机构“密封轴承+纳米涂层”的设计,能够有效适应15级台风与沙尘暴环境,运行寿命最长可达10年。就算出现设备损坏,独特的模块化设计,也可实现零部件快速更换,30分钟内便可维护完毕,使得停机损失得到大幅降低。
千军易得一将难求。这群“光伏特种兵”拥有一个智谋超群的“智慧大脑”——光伏清洁运维管理平台。该平台将5G工业互联网技术首次应用于新疆的光伏行业,为机器人高效、精准和规模化运维提供了技术保障,可实现毫秒级指令响应,战场与指挥部紧密连接;同时,“人人都是侦察兵”,风速、雨雪量、沙尘浓度等气象传感器数据实时反馈中枢,再投射到基于光伏组件倾角、辐照度、污染度等参数构建的三维可视化数字孪生模型上,可精准预测发电量并动态调整清洁策略,大风天气自动锁定,保证光伏板时刻保持清洁,可谓“运筹帷幄之中,决胜于千里之外”。
“光伏特种兵”建立的过程并非一帆风顺。施工初期,设备防风钩结构强度不足,有一次8级大风导致设备坠落,最终,施工团队通过不锈钢方管加固的方式,成功消除了弹性形变风险的问题。
戈壁滩上的极端气候也给团队带来了不少麻烦,夏天气温常常飙升到40摄氏度以上,施工团队便快速调整作业时间,昼伏夜出,整晚施工。与此同时,光伏区原本没有5G信号覆盖,为了让机器人能顺畅接收指令,需要新增4座5G基站,可征地手续特别复杂,经过团队多次优化选址,最终实现了信号覆盖率100%,为机器人高效工作提供了有力保障。
功夫不负有心人。根据项目试运期间同光照条件下试运数据对比,光伏发电效率提升了5%~10%。同时,该项目获得专利1项、软件著作权1项,发表核心期刊论文1篇,为我国西部沙漠、戈壁、黄土无植被地区光伏电站智能清扫运维提供新思路,具有重要的示范和推广意义。