新能源是21世纪世界经济最具决定力的五大技术领域之一。太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。但由于光伏组件长时间暴露在空气中,光伏组件表面会积累一层灰尘,不仅影响光伏组件的发电效率,甚至可能会因为热斑效应而导致光伏组件的损坏。课题组前期开发了光伏组件表面高频气流除尘器件以及针对二次扬尘问题的真空吸尘部件,在此基础上,本文开展了用于屋顶光伏组件的“吹吸”一体式气力除尘装置的结构设计与优化,进行了流场仿真试验与离散元仿真试验,并研制了搭载除尘装置的清洁设备样机,完成了屋顶光伏组件清洁性能试验。论文的主要研究内容和结论如下:1.气力除尘装置的结构是根据多级扩张腔除尘风刀和真空吸尘装置的结构进行一体化设计的,本文建立了除尘装置模型并通过FLUENT软件对其内腔的流场进行仿真分析,得到不同尺寸参数除尘装置的内腔流场、进气压强与出口气流速度,分析了不同尺寸参数的除尘装置内腔气流运动情况,确定了“吹吸”一体式除尘装置设计条件为多级扩张腔体出气口长度为300 mm,负压吸尘腔体进、出气口直径为10 mm、真空腔曲面半径为5 mm、出气口长度为150 mm。2.基于EDEM软件和CFD-DEM耦合模块对除尘装置内灰尘颗粒进行离散元仿真,根据离散元法建立离散元颗粒模型,在SolidWorks软件中建立“一吹一吸”式和“两吹一吸”式两种结构方案的“吹吸”一体式除尘装置耦合仿真模型,对比两种除尘装置结构方案仿真模型的灰尘颗粒去除效果,确定了“一吹一吸”式作为气力除尘装置的结构方案,完成了结构设计。3.利用3D打印技术加工了气力除尘装置,通过模拟光伏发电环境,检测了光伏面板的发电性能参数,完成了在不同湿度环境、不同进气压强条件下气力除尘装置对光伏面板表面灰尘颗粒的清除试验,通过清洁性能试验测试气力除尘装置的除尘效果。由试验结果可知,在干燥和湿润环境下气力除尘装置对灰尘颗粒的去除率均是随着进气压强的增大而提高的,在进气压强为0.8 MPa时,分别可实现最高96.51%和85.22%的灰尘颗粒去除率,验证了气力除尘装置能有效提高光伏组件表面除尘率。4.根据气力除尘装置的工作条件、参数以及试验场地因素,设计并搭建了气力清洁设备,对其控制系统进行设计。完成了屋顶光伏组件表面气力清洁设备的清洁性能试验,通过清洁试验前后光伏运维系统的数据可知,气力清洁设备清洁一次光伏组件所提高的当日发电量约为17.56 kWh,提高了16.34%的光伏发电效率。最后分析了整体气力清洁设备的能耗小于清洁一次所提高的发电量,验证了气力清洁设备在实际工作中的可行性和有效性。