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,在不同的积灰时间条件下,对比清洗前后的光伏系统输出功率曲线,分析机器人的清洗效率。试验结果表面,机器人可将积灰1、3、7天的光伏阵列电功率分别提高3.96%、3.99%和4.01%。计算机器人清洗成本,建立最佳清洗周期模型,对比月度人工清洗、最佳清洗周期人工清洗两种方式分析经济效益。以12MW光伏电站为例,得出结论:采用分布式光伏组件清洗机器人进行清洗的最佳清洗周期为16.5天,年累计清洗次数约为22次。与上述两种人工清洗方式相比,光伏电站因积灰造成的经济损失分别降低了 39.62%和38.88%。