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感,随灰尘在【zài】组件表面的积【jī】累,增【zēng】大【dà】了光伏【fú】组件的【de】传【chuán】热热阻,成为光伏组件上的隔【gé】热层【céng】, 影响其散热。电【diàn】池组件在长【zhǎng】久阳光【guāng】照射下,被遮【zhē】盖的部分升温速度远大【dà】于未被遮盖部【bù】分, 致【zhì】使温度过高出【chū】现烧坏的暗【àn】斑。

被【bèi】遮蔽的【de】光伏电池会变成不发电的负载电阻【zǔ】, 消耗【hào】相连电池【chí】产【chǎn】生的电力, 即发热,这就是热【rè】斑效应。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。

其中最主要是对光的遮挡作【zuò】用,影【yǐng】响光伏【fú】电池板【bǎn】对光的吸【xī】收, 从而影响光伏发电效率。灰尘沉积在电池板组【zǔ】件受光面,首先会使电池【chí】板表面透光【guāng】率下降;其次【cì】会使部分光【guāng】线【xiàn】的入射角【jiǎo】度发生改变, 造【zào】成光线【xiàn】在玻【bō】璃盖板【bǎn】中不均匀传播。

有研究【jiū】显示在相同条件下,清洁【jié】的电池【chí】板组件【jiàn】与积【jī】灰【huī】组件相比【bǐ】, 其输出功率要高出至少5%,且积灰量越高,组件输出性能下降越大。

3 、腐蚀影响

光伏面板表面大【dà】多【duō】为玻璃材质,当湿润【rùn】的【de】酸性或碱性灰尘附在玻璃【lí】盖【gài】板表面【miàn】时, 玻璃表面就会【huì】慢慢被侵【qīn】蚀, 从而在表面形【xíng】成坑坑洼洼的现【xiàn】象, 导致【zhì】光线在盖板表面形成【chéng】漫反射,在玻璃中的传播均匀性【xìng】受到破坏【huài】, 光伏组件盖板越粗糙,折射【shè】光的能量越小【xiǎo】,实际【jì】到【dào】达光伏电池表【biǎo】面的能量减【jiǎn】小,导致光伏电池发电量减小。

并且粗糙的【de】、带【dài】有粘合性残留物的黏滞表面比【bǐ】更光滑【huá】的表面更容易【yì】积累灰尘。而【ér】且灰尘本身也会吸【xī】附灰【huī】尘, 一旦有【yǒu】了初始灰尘存在, 就会导致更多的【de】灰尘累积【jī】, 加速了光【guāng】伏【fú】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。这种清洗方式工作效【xiào】率低、清洗周期【qī】长、人【rén】力成本高【gāo】,存在人身安【ān】全隐患。

(1) 人工干洗组件

人【rén】工干洗是采用长【zhǎng】柄绒拖布配合专用洗尘剂【jì】进行清洗,使用的油【yóu】性静电【diàn】吸【xī】尘剂, 主要利【lì】用静电吸附原理【lǐ】,具有吸附灰尘和沙【shā】粒的作【zuò】用【yòng】,能【néng】够增强清洗工【gōng】具吸尘去污能力,有效地避免在清【qīng】扫时的灰【huī】尘沙粒【lì】飞扬。由于完全依靠人【rén】力【lì】,存在表面残留物较【jiào】多、组件【jiàn】由【yóu】受力不【bú】均可能产【chǎn】生变形隐裂的问题。

压【yā】缩空气吹扫是通过专用装置吹【chuī】出【chū】压缩空气【qì】清除组件【jiàn】表面的灰【huī】尘, 用于【yú】水【shuǐ】资源匮乏的地区。这种【zhǒng】方式效率低,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【shuǐ】压过大会造成光【guāng】伏组件【jiàn】电池片的隐【yǐn】裂,导致大面积短路会造成发电【diàn】效率降【jiàng】低。另外, 水【shuǐ】洗组件自然风【fēng】干后,在【zài】组件表面【miàn】会形成水渍, 形成微型阴影遮挡,影响【xiǎng】发【fā】电效率。冬【dōng】季使用高压水枪【qiāng】产生的冰层会【huì】严【yán】重弱化组件【jiàn】的光学【xué】效应,北方地区尤【yóu】为显著。

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【qīng】洗方式是【shì】将清洗装置安装在光伏组件【jiàn】阵列上,通过程序控【kòng】制电【diàn】机【jī】的转动实现装置对光伏组件的自动【dòng】清洗【xǐ】。这种清洗方式成本高昂, 设计复杂。

国内已有智能清扫机【jī】器人 (如下图【tú】) ,其方式【shì】是电站【zhàn】每排光【guāng】伏组件安装一台清扫机器【qì】人,自动定【dìng】期【qī】清扫,无人值守【shǒu】。地势【shì】平坦的光伏电站可以采用。

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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。

安装不平【píng】整的组件边框有【yǒu】可能卡住机【jī】器人, 使其无法正【zhèng】常归【guī】位。应【yīng】用于规模巨【jù】大的光【guāng】伏【fú】时【shí】,电站运【yùn】维人员在现场难以找到故【gù】障机器人的位置。

来源:《清洗世界》

作者:孙玲,王小磊,谢卫东,王富群