2.1　人工清洁方式

人工清洁和维护一般是光伏电站雇用人力资源，对电池板表面进行清洁和维护作业[55]。人工清洁最常见的方式，就是工人拿水管或水枪冲洗电池板。图2.1所示为工人用高压汽油机水泵一体机带动高压清洗机对太阳能电池板阵列进行清洗的场景。由于用高压水枪的高压冲洗，附着在电池板表面上的污渍基本上都能清洗干净，此种方法的清洗效果较好[56]。2014年，光伏阵列清洗的人工费用约0.3元/ m2，水费约2.65元/ t[57]，这是早期光伏地面场站最主要的清洁方式。

人工清洗采用的高压清洗机一般压力在5～10MPa。图2.2所示为两种不同型号的高压清洗机。人工使用的高压清洗机，多为轮式可移动的便捷型的，控制水枪使高压喷嘴形成一定压力的水雾或水柱，对电池板表面进行喷淋去除灰尘；也可采用车载式高压清洗机。工人携带高压清洗机，必须配备水罐，多为车载，也可在光伏阵列旁修建蓄水池作为水罐，为清洗提供水源。

高压清洗机前端的喷嘴，多采用圆柱形的，有时也会采用扇形的，如图2.3所示。

圆柱形喷嘴产生高压的水柱，扇形喷嘴产生高压的扇形水雾。一般来说，圆柱形喷嘴配备额定压力较低的清洗机即可，而扇形喷嘴则需要大功率的高压清洗机。这种方式是最直接最有效的方法，缺陷就是清洗时间长、需要人员多、浪费水资源，在沙漠和戈壁地区，大量冲刷下来的水有时会导致光伏支架地基沉降下陷等问题。更重要的问题是，在高海拔的荒漠地区，由于雨水少，清洗所用大量的水需要从地下抽出来，对环境影响很大。

为了配合人工清洗，需要用抹布、拖布、毛刷、刮板等工具对一些难除的污垢或鸟粪等进行清理，如图2.4所示。图2.4（a）所示的擦拭布的作用一般是用水喷淋电池板后，将残余在电池板表面的水渍擦拭干净，否则水渍会凝固空气中的灰尘或吹来的风沙形成二次污染。而图2.4（b）所示的刮板则用于清理一些难去除的污垢或鸟粪[58]。第1章介绍的各种光伏阵列和光热阵列，有许多安装方式可使阵列顶端距离地面达6m，甚至更高，人工无法直接清洗，因此使用各种工具梯对高处组件进行清洗。当然也有人站在阵列支架边缘，或者直接站在光伏组件表面进行清洗的，这样存在很大的安全隐患因素，包括清洁工人人身安全、光伏组件踩踏隐裂（甚至直接破裂）或阵列支架变形等。

为了适应人工清洗的特点，很多新型的光伏清洁设备也被开发出来，如图2.5所示。新型设备主要是方便工人携带。从图2.5中可以看出，两种设备都是采用“机械擦除+射流”清洗的方式。机械擦除采用滚式结构，具有边清洗，边擦拭水渍避免二次污染的功能。图2.5（b）中的清洁设备还配有背带，方便工人携带。这种新型人工清洁设备，一定程度上提高了清洗效率，但无法适用于高度较高的光伏阵列和光热系统。

许多处于风沙较大的沙漠和戈壁地区的光伏电站，采用气流吹吸、水车及人工擦除相结合的方式定期清洁，通常以水车为主，气流吹吸为辅。冬季、春季的沙尘和雪均采用人工擦除，其余时间则采用水车和气流吹吸相结合的方式进行，先采用清洗水车对组件进行清洗，再利用气流吹吸来吹干。气流吹吸采用便捷式吹风机对组件进行风力吹扫，出风量在600～1 200m3 / h，出口风速在90m / s以上。对于20MWp的并网光伏电站，若清洁周期为20天，则需要配备8名维护人员，4辆清洗水车，14名吹扫人员，14台便携式吹风机，每天的清洁时间需要6小时，每年消耗水量为1900m3[4]。据此推算，格尔木地区并网容量为4 201MWp［1］，则需要配备4 620名清洁维护人员、840辆清洗水车，每年消耗水量可达3.99×105m3。

国内许多光伏/光热电站采用人工定期清扫，工作效率较低，而且需要动用大量的人力，消耗大量的水资源[4,59]。在高海拔荒漠地区劳动力稀少而且成本高。随着光伏产业进一步发展和扩大，大面积的光伏阵列需要大量的人工进行清洁，在人力成本进一步提高的情况下，人工清洁维护光伏电站成为光伏电站运维的一大负担。因此，探索更加高效、更加节水的光伏阵列清洁技术成为当前光伏电站运维的关键问题。