在一些光伏电站运行过程中，运维人员忽视了光伏组件表面的积灰，使得透光率降低，结果光电【diàn】转换效率【lǜ】降低，这大大影【yǐng】响了光伏组件的【de】输出性能。因【yīn】此，研究积灰对光伏组件输出性能【néng】的影响与【yǔ】确定实际光【guāng】伏组件清【qīng】洁【jié】周期存在重【chóng】大的意义。近年来国【guó】内外一些【xiē】专家与【yǔ】学者对积灰影响光伏组【zǔ】件【jiàn】输出【chū】性能进行【háng】了【le】一系列的研【yán】究。

本文根据光伏工作原理建立光伏【fú】电【diàn】池模型，结合【hé】ADEL A. Hegazy的【de】拟合【hé】曲线， 建立光伏【fú】组件表面积灰对光伏组件【jiàn】辐照度影响模型，仿真分【fèn】析【xī】在不同积灰【huī】浓度ω 下光伏组件的输【shū】出性能【néng】， 并结合某研【yán】究院30 kW 光伏工程进【jìn】行实例研【yán】究， 拟【nǐ】得到【dào】该光伏工程【chéng】的清洁周期与【yǔ】清洁方法。

1 太阳能光伏电池模型

光【guāng】伏电池是利【lì】用某些【xiē】材料受到光照时【shí】而产生的【de】光伏效应，将太阳能转化成电能的器件【jiàn】。光伏电池的【de】等效【xiào】电路如图1所示。

图1 光伏电池等效电路

图1 中【zhōng】Iph 为光生电流【liú】; Id 为【wéi】二极管结电流;Cj为结电容; Rsh 为并联电阻【zǔ】( 阻值较大， 数【shù】量级为103Ω);Rs为串联电阻(阻值较小，小于1 Ω) 。

根【gēn】据电路原【yuán】理和SHOCKLOY 的扩【kuò】散理论可【kě】得光【guāng】伏电池的I-V 方程：

式中：I0 为反向饱【bǎo】和电流(数量级【jí】为【wéi】0.1 A);q为电【diàn】子【zǐ】电荷(1.6×10-19C) ; n 为【wéi】二极【jí】管因子(取值范围【wéi】1~5); k 为波尔兹曼常数(1.38×9-21 J/K);T 为绝对温度【dù】。

2 光伏组件表面积灰对输出性能影响仿真分析

根据ADEL A. Hegazy 等人得到【dào】的灰【huī】尘沉【chén】积和透光率降低【dī】的拟合【hé】公式：

式中【zhōng】： τ为积灰光伏组件【jiàn】的透【tòu】光率; τclean为干【gàn】净光伏组件的【de】透光【guāng】率【lǜ】; erf(x)为高【gāo】斯误差函数。

图2 不同积灰浓度下光伏组件的P-V 图

由公式2可知，光伏阵列表【biǎo】面积灰越多【duō】，积灰【huī】光伏【fú】组件透光率越低，对【duì】光【guāng】伏组件的输出性能影响越【yuè】大。设置积灰浓【nóng】度【dù】从【cóng】0逐步增加到4g/m2，仿真分析【xī】光伏组【zǔ】件的【de】输出【chū】性能如【rú】图2所示。由图2可【kě】知，随着【zhe】积灰浓度【dù】的增加，单体光伏组【zǔ】件最大功率点【diǎn】数值【zhí】明显下【xià】降，下降幅度分别为7.51%、13.27%、18.16%、22.24%。