[发明专利]智能化光伏阵列清洗车

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池板清洗车，尤其是一种用于大规模地面光伏电站中光伏阵列组件表面清洁的智能化光伏阵列清洗车。

背景技术

光伏电站的太阳能电池板以阵列的形式露天倾斜安装，大气中的砂粒、灰尘、杂物和一些腐蚀物质很容易附着在其表面。尤其是在干旱、多风及植被稀少的荒漠化地区，1～2周便会在电池板上盖满沙尘，严重影响其光电转换效率，甚至损坏电池板，因此，定期或适时对太阳能电池板进行清洁就成为光伏电站日常运行维护中必不可少的重要环节。

对光伏电池板的清洁通常有人工冲淋擦洗、固定管网喷淋和机械化自动清洗等三种方式。其中，机械化自动清洗设备又可分为基于电池板边框或表面行进的附着行进式清洗设备和基于地面行进的独立行进式清洗设备，从效率和成本角度出发，后者更适用于规模较大的地面光伏电站。

当前，国内大型光伏电站对太阳能电池板的清洁维护仍主要采用人工冲水清洗的方式。对于地处干旱荒漠的大规模光伏电站而言，该方式凸显出耗水严重、效率低、成本高的缺点。

国外尤其是意大利等欧洲国家较早实现了对光伏电站太阳能电池板的机械化清洗，到2011年，国外市场上就已出现多种不同型号的独立行进式清洗设备。这些清洗设备针对当地气候、地形条件和光伏电站规模，结构上一般采用履带底盘、拖拉机底盘或卡车底盘，自备水箱，设置有铰接及伸缩式工作臂，清洗执行组件相对板面的位姿控制有的还采用基于测距或测压传感器的自动调整方式，其清洗工艺多采用压力水喷淋、刷辊（或刷盘）旋转刷洗或二者结合的方式，也有采用吹风、吸尘甚至蒸汽清洗的方式。各型设备自动化程度和工作效率不一，有的采用整体设计，集成度和自动化程度较高，如意大利B.P.Metalmeccanica公司的SolarCleanerF1750C、意大利Hymach公司的SOLARCLEAN、捷克PowerFuture公司的HOLZMANN等；有的则只是在拖拉机甚至工程机械本体上加装部分设备实现，因而适应性、操作性和工作效率不如前者，如B.P.Metalmeccanica公司的SolarCleanerF1750T等。

国内对于独立行进式光伏阵列清洗设备的研究最早见于2011年公开的三份中国专利申请：201120150445、201120345033和201110287189，从2012年开始，相应的专利申请和授权开始增多。这些专利所公开的方案整体上的功能设置和单元组成与前述国外产品大致相同，其特征在于各单元布局及相应单元功能实现方式上的差异。譬如：授权号为CN102773224B的发明专利提出了一种采用钢丝绳牵拉加固的可俯仰及偏转悬臂和两端滑动提拉式除尘头姿态调整机构的刷吸结合式无水清洁方案；授权号为CN203076278U和CN203764603U的实用新型专利分别提出了基于挖掘机的水箱拖曳式和水箱铲叉式总体布局方案；申请号为201310251524和201410246655的发明专利申请先后公开了基于汽车底盘，以发电机为清洗动力源，以对称布置于车头后门架两侧且可升降及俯仰展开的翼状刷架为清洗执行组件，以刷架中间刷盘组刷洗和刷架前后喷头组冲洗相结合实施清洗的方案；授权号为CN203911860U的实用新型专利提出了一种基于农用履带推土机，设置拖曳式水箱，以及前置安装的具有可偏转竖直立柱、可升降伸缩水平悬臂、可俯仰端臂、浮动定位式清洗执行组件的臂架式清洗结构，采用高压水气混合介质吹洗并结合刮片刮除的清洗方案；授权号为CN203900061U和CN203917212U的实用新型专利分别提出了根部可偏转、末端可伸缩滚转的三段铰接俯仰式工作臂方案和具有挡板封闭罩、液压马达驱动滚刷和吸尘部的无水清洗执行组件方案；授权号为CN203526115U的实用新型专利提出了一种利用两组独立的齿轮齿条提拉式伺服动作机构实施位姿调节、利用端部液压马达同轴驱动滚刷、单边设测距探头的清洗执行组件方案；授权号为CN203540966U的实用新型专利提出了一种基于履带底盘，采用提拉油缸端部导套滑动结构实现清洗执行组件浮动定位，双滚刷对旋，刷间吸尘且刷外吹尘的无水清洗方案；申请号为201310745189和201410164280的发明专利申请先后公开了分别基于移动底盘和固定支架，利用配重通过四连杆机构实现喷水杆倾角自稳定的喷水清洗方案；授权号为CN203470370U的实用新型专利提出了一种基于兼具除草功能的履带底盘，利用液压升降支架和液压伸缩杆实现刷头定位的无水清洗方案；授权号为CN202893749的实用新型专利提出了一种将水和压缩空气通过文丘里管式喷射器转换为气雾混合射流的清洗方案，结合可带动喷雾清洗头升降、伸缩和滚转的工作臂，以实现对电池板的上下往复冲洗；申请号为201310046119的发明专利申请公开了一种基于履带底盘、采用遥控操作方式，清洗机构由电力驱动，利用倾角传感器和2×4超声测距阵列感知清洗单元相对光伏组件表面的位姿并可通过控制系统和支臂单元自动纠偏，滚刷刷扫和吸尘相结合的无水清洗方案；与之类似，申请号为201410319011的发明专利申请公开的清洗方案同样基于履带底盘并采用遥控操作方式，但底盘及清洗机构均为液压动力，通过人工遥控调整支臂末端位置铰轴位置并借助光伏组件表面对滚刷的支撑作用来调整滚刷与板面的接触力和平行度，清洁方式则为滚刷刷扫和风扇排尘相结合；申请号为201310656755的发明专利申请公开了一种自导航车载清洗装置方案，可借助事先设置在光伏阵列现场的特征标志物，利用常规自动寻径技术实现无人驾驶的移动清洗，利用端部升降式铰支座和中部斜向伸缩式提拉杆实现毛刷辊支架两自由度翼展式定位，利用两侧的六个定向轮和其上的压力传感器监测毛刷辊与光伏面板之间的相对位姿变化并通过控制系统予以实时调整。