灰尘对光伏发电的影响

1 、温度影响

目前光伏电站较多使用硅基太阳电池组件,该组件对温度十分敏【mǐn】感,随灰尘在组【zǔ】件表面的【de】积【jī】累,增大【dà】了【le】光伏组件的【de】传热热阻,成【chéng】为光伏组件上的隔热【rè】层【céng】, 影响其散热。电池【chí】组件在长久阳光照射下,被【bèi】遮盖的部分升温速度【dù】远大【dà】于未被【bèi】遮【zhē】盖部分, 致使温【wēn】度过高出现烧坏的暗【àn】斑【bān】。

被遮蔽的光伏电【diàn】池会变成不【bú】发电的负载电阻, 消耗相【xiàng】连【lián】电池产生【shēng】的【de】电力, 即发热,这就【jiù】是热斑【bān】效应。此过程会加剧电池板老化,减少出力, 严重时会引起组件烧毁。

2、 遮挡影响

灰尘附着在电池板表面, 会对光线产生遮挡,吸收和反射等作用。

其中最主【zhǔ】要是对光的遮挡作用,影【yǐng】响光伏电池【chí】板【bǎn】对光的吸收, 从而影响光伏发电效率。灰尘沉积在【zài】电【diàn】池板组件受光面,首先会使【shǐ】电池板表面透光率下降;其次会使【shǐ】部分光线的入【rù】射角度发生【shēng】改变, 造【zào】成光【guāng】线在玻璃盖板中不均【jun1】匀传【chuán】播【bō】。

有研究显【xiǎn】示在相同条件【jiàn】下,清洁的电池板【bǎn】组件与【yǔ】积灰【huī】组件相比, 其【qí】输【shū】出功率要高出至【zhì】少5%,且积灰量越高,组件输出性能下降越大。

3 、腐蚀影响

光【guāng】伏面板表【biǎo】面【miàn】大多【duō】为玻【bō】璃材质,当湿润【rùn】的酸性或碱性灰尘附在【zài】玻璃盖板表面时, 玻璃【lí】表面就会慢慢被侵蚀, 从而在表【biǎo】面形成坑【kēng】坑洼洼的现象, 导【dǎo】致光线【xiàn】在盖板表【biǎo】面形成漫反射,在玻【bō】璃【lí】中的传播均匀性受到【dào】破坏, 光伏组件盖板越粗糙【cāo】,折【shé】射光的能量越小,实际到达光伏电【diàn】池表面【miàn】的能量减小,导致光伏电池发电量减小。

并且粗糙的【de】、带有粘合【hé】性残留物的黏滞表面比更光滑【huá】的表面更容易【yì】积累灰【huī】尘【chén】。而且灰尘本【běn】身也会吸附灰尘【chén】, 一旦有了【le】初始【shǐ】灰尘【chén】存在, 就会【huì】导【dǎo】致更多的灰尘累【lèi】积, 加速了光【guāng】伏电池【chí】发电量的衰减。

关于清洗

1、人工清洗

人工清洗是最原始的组件清洗方式,完全依靠人力完成。这种清洗方式工【gōng】作【zuò】效【xiào】率低、清洗【xǐ】周期长、人力成本高【gāo】,存在人身【shēn】安全隐患。

(1) 人工干洗组件

人【rén】工干洗是【shì】采【cǎi】用长【zhǎng】柄绒拖布配合【hé】专用洗尘剂进行清洗,使【shǐ】用的油性【xìng】静电吸尘剂, 主要利用【yòng】静【jìng】电吸附原【yuán】理,具有吸附【fù】灰尘和沙粒的作用,能够增强【qiáng】清洗工具吸【xī】尘去污能力,有效地【dì】避免【miǎn】在清【qīng】扫【sǎo】时的灰尘沙粒飞扬。由于完全【quán】依靠【kào】人力,存在表面残留物较多、组件【jiàn】由受力不均【jun1】可能产生变【biàn】形隐【yǐn】裂的【de】问题。

压缩空气吹扫是【shì】通过专【zhuān】用装置吹出压缩空气【qì】清除组件表面的【de】灰【huī】尘, 用于【yú】水资源【yuán】匮乏的地区【qū】。这种方式【shì】效率低,且存在灰尘高速摩擦组件的问题,目前很少有电站使用。

(2)人工水洗组件

人工水洗是以接在水车上 (或水管上) 的喷头向光伏组件表面喷水冲刷, 从而达到清洗的目的, 压力一般不超过0.4MPa,这种清洗方式优于人工干洗,清洗效率高一些,但用水量较大。

但【dàn】水压过大会造成【chéng】光【guāng】伏组件电池片的隐裂,导致大面积短【duǎn】路【lù】会【huì】造成发电效率降低。另外, 水洗组件【jiàn】自然【rán】风【fēng】干后,在组件表面【miàn】会形成【chéng】水渍, 形成微型阴【yīn】影遮挡,影响发电效率。冬季使用高压水枪【qiāng】产生的【de】冰层会严重弱化组件的【de】光学【xué】效应,北方【fāng】地区尤为显【xiǎn】著。

2、半自动清洗设备

目前, 该类设备以工程车辆为载体改装为主 (如下图) , 设备功率大、效率比较高,清洗工作对组件压力一致性好, 不会对组件产生不均衡的压力, 造成组件隐裂。

清洗可采取清扫和水洗两种模式,该方式对水资源的依赖性较低,但对光伏组件阵列的高度、宽度、阵列间路面状况的要求较为苛刻。

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半自动清洗设备

3、自动清洗

自动清洗方式是将清洗装置安装在光【guāng】伏组件阵列上,通过程序控【kòng】制电机的【de】转动实现装置对【duì】光【guāng】伏【fú】组件的自动清【qīng】洗【xǐ】。这种清洗方式成本高昂, 设计复杂。

国内【nèi】已有智能清【qīng】扫机【jī】器人 (如下【xià】图) ,其方【fāng】式是【shì】电站每排光伏组件安【ān】装一台【tái】清扫机器人,自动定期清扫,无人值守【shǒu】。地势平坦的光【guāng】伏电站可以采用。

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自动清洗机器人

与传统清洁方式相比, 智能清扫机器人清洗有如下六大优势

1) 自供电,并带有储能, 无需提供外部电源;

2) 智能控制、无人值守,节省人工费用;

3) 无水清洁、节能环保,节约用水;

4) 运行频次自由设定,根据场区环境定期清洁;

5) 机器人清扫用力均匀, 不会造成电池片隐裂;

6) 机器人可以夜间工作。

另外, 在冬季北方,智能机器人还能除去组件上的积雪。

安【ān】装【zhuāng】不【bú】平整的【de】组件边框【kuàng】有可【kě】能卡住机【jī】器人, 使其无法正【zhèng】常归【guī】位。应用【yòng】于规模巨大的光伏时,电站运维人员在现场【chǎng】难以找到故障机器人【rén】的位置。

来源:《清洗世界》

作者:孙玲,王小磊,谢卫东,王富群