光伏發電站太陽能板清洗技術及裝備（簡體書）

本書在介紹光伏發電站太陽能板清洗技術相關知識的基礎上，提出了一種光伏太陽能板除塵清洗機方案。主要內容包括：介紹光伏電站太陽能板清洗技術，研發四級聯動太陽能板清洗裝置，完成底盤的智能自適應控制系統及其行走底盤方案的結構設計，研究基於系統工程的整車輕量化拓撲優化方案，完成主要元件和參數的匹配選擇及優化設計，進行光伏太陽能板清洗機的試驗研究。
本書可為光伏發電站的技術人員提供幫助，也可供機械工程相關行業的技術開發人員學習參考，還可作為高校相關專業的參考用書。

尹修杰，山東交通學院，副教授，近年來一直從事機電液一體化技術、交通建設裝備、控制理論及應用等方面研究。在電液控制技術方面，主持省省部級項目2項，參與國家863重大專項2項，曾經作為徐工集團技術專家、江蘇省雙創人員主持過徐工集團重大專項9項。主持過山東省重點研發計劃項目6項，山東省自然科學基金項目5項，科技攻關課題3項，廳級課題若干項，獲山東省技術發明二等獎等科技獎勵4項，獲發明專利19項、實用新型48項，發表論文21篇，積累了較豐富的有關作業移動車輛研究及智能控制技術等知識和經驗。

提出集清掃、吸塵、滾刷、蒸汽四級聯動的光伏太陽能板除塵清洗機方案

光伏組件表面灰塵的覆蓋大大降低了光電轉化效率，影響經濟效益。本書參考當前普遍使用的光伏組件除塵方式，結合大規模光伏電站光伏組件表面除塵的特殊要求，提出了一種集清掃、吸塵、滾刷、蒸汽四級聯動的光伏太陽能板除塵清洗機方案。利用高溫高壓蒸汽及四級工序聯動清除太陽能板附著物的方法，通過設計清掃、吸塵、高壓霧化蒸汽、滾刷四級聯動太陽能板清洗裝置，實現高效清洗，相對人工清洗節水70%以上，效率提高40～50倍的目標。
本書受山東交通學院“攀登計劃重點科研創新團隊高端裝備與智能製造項目”資助，項目號：sdjtuc180005。本書主要內容包括：
1.研發了四級聯動太陽能板清洗裝置
利用高溫高壓蒸汽及四級工序聯動清除太陽能板附著物的方法，通過設計清掃、吸塵、高壓霧化蒸汽、滾刷四級聯動太陽能板清洗裝置，實現高效清洗，達到了設計目標。
2.完成了底盤的智能自適應控制系統及其行走底盤方案的結構設計
實現太陽能板清洗機的自動糾偏能力、自動調平以適應各種作業場地的能力、工作裝置的工作姿態自調整能力，實現清洗機的傻瓜化操作，提高作業效率。
3.研究了基於系統工程的整車輕量化拓撲優化方案
通過比較履帶行走底盤和拖拉機牽引輪胎式底盤，有效減輕了整車質量和產品成本，在操縱臂架結構方面，通過採用折疊臂架設計方案，實現了操控臂架構的輕量化。
4.完成了主要元件和參數的匹配選擇及優化設計
根據太陽能板清洗機的工作要求，選取各子系統工作壓力、流量、行走速度、工作姿態等主要技術參數，進一步優化了主要元件的選取和結構設計方案。
5.光伏太陽能板清洗機試驗研究
在合作單位搭建光伏太陽能板場地，通過試驗，不同工況下分別對清洗工作裝置、行走子系統、調平子系統、臂架子系統等各分系統和整個系統進行試驗，驗證了該裝備的整體性能。
在清洗效果方面，分兩種情況測試：第一，當採用吸掃式除塵，清洗機移動速度為2km/h以下時，除塵率均達到了85%以上；第二，當採用蒸汽清洗和吸掃結合的四級聯動清掃方式，在2km/h以下，除塵非常乾淨，無法收集灰塵，對除塵率的影響更為顯著。試驗表明：加入蒸汽以後除塵效果大大提高。
本書由尹修杰著。本書編寫過程中，得到了領導、同事的大力支持與幫助，在此一並表示衷心的感謝！
由於水平所限，不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

著者

第1章　概述001
　1.1　國內外研究概況及存在問題001
1.1.1　國外研究概況001
1.1.2　國內相關技術發展現狀004
　1.2　市場需求及產業化前景007
　1.3　本書主要內容008
　1.4　本書主要創新點及先進性009

第2章　光伏電站太陽能板清潔技術011
　2.1　積灰對太陽能電池板發電效率的影響分析012
2.1.1　積灰的來源與形成012
2.1.2　積灰對透光率的影響013
2.1.3　積灰對溫度的影響013
2.1.4　積灰對光伏組件的影響014
2.1.5　影響積灰的因素015
　2.2　光伏電站太陽能板積灰形成原因015
2.2.1　灰塵來源015
2.2.2　降塵機理015
2.2.3　積灰形成過程016
2.2.4　積灰類型研究017
　2.3　光伏太陽能電站太陽能板積灰清潔技術019
2.3.1　人工高壓水射流清洗技術019
2.3.2　片上機器人清潔技術021
2.3.3　電簾清潔技術023
2.3.4　車載移動清洗技術024
　2.4　光伏太陽能板灰塵黏結機理025
2.4.1　範德華力027
2.4.2　灰塵所受到的總靜電力027
2.4.3　灰塵顆粒重力作用028
2.4.4　灰塵顆粒合力作用029

第3章　太陽能板清洗機工作裝置關鍵技術研究031
　3.1　清掃、吸塵、高壓霧化、滾刷四級聯動太陽能板清洗裝置研究031
　3.2　滾刷清掃、吸塵技術研究034
3.2.1　清掃、吸塵裝置研制034
3.2.2　清洗機滾刷支撐技術研究035
　3.3　光伏太陽能電站清洗機蒸汽清洗技術研究037
　3.4　折疊擺動臂和吸塵排塵裝置039
　3.5　清洗裝置雙向擺臂技術041

第4章　太陽能板清洗機優化設計及關鍵技術研究046
　4.1　清洗機履帶式底盤行走控制技術研究046
4.1.1　清洗機行走液壓系統組成046
4.1.2　清洗機行走控制技術047
　4.2　清洗機履帶式底盤自動調平技術方案051
4.2.1　清洗機履帶式底盤自動調平技術方案1051
4.2.2　清洗機履帶式底盤自動調平技術方案2055
　4.3　拖拉機牽引式清洗機行走底盤研制059
　4.4　基於北斗導航的拖拉機牽引式清洗行走控制技術研究064
4.4.1　高精度北斗導航技術的應用現狀064
4.4.2　拖拉機牽引式清洗行走控制技術068
4.4.3　拖拉機牽引式清洗機線控轉向技術研究074

第5章　太陽能板清洗機關鍵部件優化匹配082
　5.1　清洗機工作裝置關鍵部件匹配研究083
5.1.1　蒸汽霧化裝置參數估算083
5.1.2　清洗機吸塵裝置參數估算084
5.1.3　清洗機滾刷驅動馬達參數估算086
　5.2　履帶清洗機行走裝置關鍵部件匹配研究087
　5.3　拖拉機牽引式清洗機行走裝備關鍵部件匹配研究088
5.3.1　拖拉機裝備分析088
5.3.2　清洗機工作裝置液壓分析091

第6章　太陽能板清洗機試驗測試研究093
　6.1　履帶式太陽能板清洗機行走性能測試093
6.1.1　履帶式太陽能清洗機速度穩定性能測試093
6.1.2　太陽能清洗機直線行駛性能測試098
　6.2　太陽能板清洗機調平性能測試101
6.2.1　不同直徑障礙物工況102
6.2.2　不同行駛速度工況102
6.2.3　影響因素分析104
　6.3　太陽能板清洗機清洗效率測試105
6.3.1　試驗方案105
6.3.2　試驗平臺搭建106
6.3.3　試驗數據處理及結果分析106

第7章　結論111

附錄　PID控制算法設計114

參考文獻125