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國能黃驊光伏電站實證：小灣智能無人值守器人實現日均增發20.44%

2026-07-22 15:36:34 中國能源網
14MW屋頂光伏75天全周期對照實驗數據發布，為工商業分布式光伏智慧運維提供可復制標桿實踐
 
一、項目背景：直擊屋頂光伏積塵降效痛點，啟動嚴謹對照實證
 
為落實“雙碳”戰略，深挖分布式光伏發電潛力，破解工業廠區屋頂光伏長期積塵、人工清洗成本高、清潔頻次不足、發電效率持續衰減行業難題，國家能源集團黃驊光伏電站聯合山東銀華小灣智能科技有限公司，于2026年1月—3月在河北滄州黃驊鐵路裝備屋頂光伏廠區，開展光伏組件智能清洗對照實驗，以真實運行數據量化無人值守干掃機器人的發電增益效果，為工商業屋頂光伏標準化智能運維提供實證依據。
 
項目總裝機容量14MW，覆蓋機車檢修聯合廠房、機車調試廠房、貨車轉向架聯合廠房、貨車鋼結構檢修廠房、電機檢修廠房五大廠房屋頂。本次試點選取電機檢修廠房屋頂作為核心實驗區域，場地以自然降塵污染為主，工況具備全國工商業屋頂光伏普遍代表性。
 
傳統人工運維模式存在多重短板：組件表面積灰遮擋光照，光電轉換效率持續下滑；高空人工清洗安全風險高、耗水量大、單次清洗后發電增益衰減速度快，且受人力成本限制無法實現高頻常態化清潔。本次實驗采用平行對照測試模式，對照組維持自然積塵+階段性人工清洗模式，實驗組搭載全自動干掃機器人每日高頻清潔，在統一環境基準下客觀對比兩種運維方案的發電收益差異。
 
二、實驗科學設計：分組隔離、統一基準，保障數據客觀可信
 
本次實驗完整周期共計75天，其中1月有效樣本22天、2月22天、3月31天。實驗嚴格篩選同廠區、同朝向、同光照、同支架傾角的逆變器機組劃分兩組，統一組件規格，最大程度消除環境變量干擾，保證實驗數據公平有效。

 
圖1 試點實驗廠區：電機檢修屋頂-圖最側圖紅色區域
 
（一）機器人配置
 
對照組（18臺逆變器：3N1~3N9、4N1~4N9）
 
合計千余塊光伏組件，實驗1—2月全程不開展清洗作業，僅在3月中旬執行一次不定期人工水洗；后期數據分析時，將對照組日均發電量統一換算至442塊組件基準，與實驗組數據對標核算。
 
實驗組（2臺逆變器：6N6、6N7）
 
總組件442塊，部署1套小灣智能H1Pro標準版無人值守干掃機器人系統。配套光伏無線充電基站、16組連接橋，連通17個光伏陣列，整體清掃覆蓋面積2029㎡，對應光伏裝機容量410.9kW。
 
機器人標準化作業規則：周一至周五每日11:00啟動干掃，每日清掃2次；設置17:00至次日10:59為禁掃時段，規避低光照、低溫時段作業。全程自主行走、跨陣列移動、自動回充，無需人工到場干預，全程干掃無水資源消耗。
 
其中6N7存在4串組件清掃覆蓋缺失，專門用于對比清洗完整度對發電量的影響，形成組內對照參照。

 
圖2 小灣智能無人值守H1Pro安裝部署位置

 
圖3 小灣智能無人值守H1Pro作業實拍現場
 
（二）統一數據分析方法
 
全程采集兩組逆變器每日實際發電量（單位kWh），以對照組組件數量換算至實驗組442塊統一基準，計算日均增發量、增發比例；同步按照月度、晴天/多云/陰天/雨雪四類氣象、完整清掃/局部漏掃三大維度分類統計，形成完整量化數據庫，所有原始發電數據云端留存，可溯源、可復核。
 
三、實驗全過程紀實：無人值守全自動清掃，數字化全程管控
 
實驗廠區屋頂搭建一體化智能清掃硬件系統，機器人依靠無線充電基站自主補能，連接橋實現跨陣列無障礙移動，純物理滾刷干掃清除表面浮塵，無水資源消耗、無化學藥劑殘留，適配廠區屋頂無供水條件場景。
 
運維人員通過線上管理后臺可遠程預設清掃周期、劃定禁掃時段，設備每次作業自動生成標準化清潔報告，完整記錄清掃啟動時間、結束時間、清掃時長、清掃面積、設備運行狀態、巡檢故障信息。75天全部清掃操作、每日發電數據、氣象記錄同步存檔，實現全流程數字化管控。
實驗期間工作人員持續記錄每日光照、氣溫、雨雪等氣象條件，完整覆蓋冬春交替全工況，區分晴天、多云、陰天、雨雪場景單獨統計，規避單一天氣造成數據失真，保證實驗結論具備普適參考價值。

 
圖4 小灣智能無人值守H1Pro任務設置和清掃報告
 
四、核心實驗成果：多維度實測數據實證智能清掃顯著增效
 
（一）75天全周期綜合增發效果
 
全周期實測匯總數據顯示，機器人高頻干掃實驗組相較換算后對照組核心指標如下：
 
1. 日均發電量平均提升20.44%，日均增發電量99.24 kWh；
 
2. 單日最高增發比例達55.12%，僅雨雪極端天氣出現小幅負增長，最低增發比例-4.12%；
 
3. 經數據模型推算，1MW光伏電站全年采用無人值守高頻干掃方案，年度可提升發電量約22.8萬度。
 

 
圖5對照組-實驗組發電數據分析表（75天對照實驗）

 
圖6 對照組vs實驗組日均發電量趨勢對比折線圖（75天對照實驗）
 
（二）月度增發規律：光照越強、積塵越重，清掃收益越高
 
1月（22天樣本）：晴天占比高，冬季太陽高度角低，灰塵遮光對發電影響顯著，平均增發率27.81%，日均增發105.49kWh，全周期增效效果最優；
 
2月（22天樣本）：多云、陰天天氣增多，平均增發率26.79%，較1月小幅回落1.98個百分點，單日最大增發47.03%；
 
3月（31天樣本）：氣溫回升，組件積灰速度加快，雨雪天氣頻發，雨水自然清潔抵消部分發電增益，平均增發率降至14.58%；少數雨雪日增發為負值，但晴天單日最高增發仍可達38.11%。

 
圖7 按月增發電量數據圖表

 
圖8 晴天、多云、陰天、雨雪天氣增發數據圖表
 
整體月度增發呈現1月＞2月＞3月遞減趨勢，季節積灰速度、自然降水是影響清洗增益的兩大核心變量。
 
（三）不同天氣工況增發表現
 
晴天（40個樣本日）：平均增發24.25%，充足光照下清潔組件發電優勢完全釋放，是開展清掃作業、獲取最高收益的最優窗口期；
 
多云（26個樣本日）：平均增發19.25%，云層遮擋削弱總發電量，但散射光環境下清潔組件依舊保持穩定增效；
 
陰天（8個樣本日）：平均增發18.75%，弱光環境下仍可實現正向發電收益；
 
雨雪天氣（1個樣本日）：雨水自帶自然清潔效果，平均增發僅0.55%，清洗增量價值大幅縮水，可適當拉長清掃間隔。
 
（四）清掃覆蓋范圍對照：全覆蓋清掃發電優勢突出
 
實驗組內部6N6（完整無死角清掃）、6N7（缺失4串組件清掃）75天數據對比：6N6發電量高于6N7共計60天，占總天數80%，日均發電量高出18.89kWh。數據直觀證明，組件清掃必須實現全陣列無遺漏覆蓋，局部漏掃會直接拉低整組發電收益，是智能清掃部署的關鍵控制點。
 
（五）智能干掃與人工清洗長效效果對比
 
實驗同步驗證兩種清潔模式長效性差異：人工水洗僅短期提升發電，清洗完成3天后發電增益快速衰減；而機器人每日2次高頻干掃可持續維持組件潔凈度，長期穩定保持20%左右增發水平，徹底解決傳統人工清洗頻次不足、效果不持久的行業痛點。
 
五、實驗核心結論與行業落地建議
 
（一）實證核心結論
 
1. 北方工業屋頂光伏采用無人值守高頻干掃機器人增效效果明確，75天全周期平均增發20.44%，增發收益可觀，設備投入可通過增量發電量快速回收；
 
2. 清潔發電收益與光照強度正相關，晴天運維投資回報率最高，雨雪天氣可適度降低清掃頻次，優化運維成本；
 
3. 組件清掃全覆蓋是保障發電增益的基礎，局部組串清掃缺失將大幅削弱整體發電水平；
 
4. 自動化高頻干掃對比傳統人工清洗，具備長效穩定增效、無水耗、無高空作業安全風險、24小時無人值守多重優勢，高度適配工業廠區分布式光伏運維場景。
 
（二）項目推廣落地建議
 
1. 優化運維調度策略：冬春少雨晴天時段保持高頻清掃；雨雪天氣結束后適當延后清掃，最大化度電增收收益；
 
2. 標準化設備部署：屋頂配套智能清掃系統時，通過連接橋打通全部光伏陣列，杜絕組串清掃盲區；
 
3. 全行業場景復制：本次黃驊鐵路工業屋頂實證數據可直接復用至制造廠房、物流園區、大型廠區等同類工商業屋頂光伏項目，作為智慧運維標準化落地參考。
 
六、項目示范價值
 
本次國家能源集團聯合山東銀華小灣智能開展的對照實驗，依托75天連續不間斷實測，完整量化北方工業屋頂自然降塵場景下高頻干掃機器人的發電增益，填補了該場景標準化實證數據空白。
 
項目依托自動化、數字化智能裝備，推動光伏運維模式從“定期人工清洗”向“無人值守常態化智能清潔”轉型，在安全生產、節水環保、發電增效、降本控費四大維度實現多重突破，為國內分布式光伏智慧運維打造可復制、可量化、可落地的標桿實踐。項目以新能源運維科技創新持續挖掘光伏電站發電潛力，助力能源企業綠色低碳轉型，為全國工商業光伏智慧運維升級提供清晰實踐路徑。



責任編輯： 江曉蓓