不起眼的灰塵 對(duì)光伏組件的傷害竟有這么大!

發(fā)布時(shí)間:2017-01-11   來(lái)源:百度文庫(kù)

?  對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng),面板積塵對(duì)其影響不可小覷。面板表面的灰塵具有反射、散射和吸收太陽(yáng)輻射的作用,可降低太陽(yáng)的透過(guò)率,造成面板接收到的太陽(yáng)輻射減少,輸出功率也隨之減小,其作用與灰塵累積厚度成正比。

  此外,因?yàn)榛覊m吸收太陽(yáng)輻射可使光伏面板升溫,并且灰塵中含有一些腐蝕性的化學(xué)成分,這也使其光電轉(zhuǎn)換效率降低。

  1積塵對(duì)光伏發(fā)電效率的影響

  灰塵是顆粒物質(zhì),其來(lái)源分為自然來(lái)源和人為來(lái)源。包括:土、沙和巖石在風(fēng)的作用下形成的細(xì)小顆粒和一些動(dòng)植物的生物質(zhì);工業(yè)、建筑物和交通等產(chǎn)生的揚(yáng)塵。

  太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)受到其所處環(huán)境灰塵的影響。光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度有關(guān),灰塵積累在光伏面板表面,會(huì)使前蓋玻璃透光率下降,透光率的下降會(huì)導(dǎo)致電池的輸出性能下降,沉積濃度越大,透光率越低,面板吸收的輻射量越低,其輸出性能下降越大。

  在其他條件不變的情況下,安裝面板時(shí)傾角越小,相同時(shí)間內(nèi)灰塵累積越多,面板吸收太陽(yáng)輻射越小。對(duì)于單個(gè)面板,輸出功率的下降有限,但對(duì)于大型并網(wǎng)光伏系統(tǒng),總輸出功率下降幅度很大,因此導(dǎo)致年功率的損失也很大。

  獲取的結(jié)果表明,在少雨時(shí)期,由于面板表面的累積污垢,電池效率損失可達(dá)到15% 以上。面板表面污垢灰塵造成年平均發(fā)電效率可降低6%。一般來(lái)說(shuō),空氣中灰塵污垢包括:灰塵、雨水、污染物,它們的存在會(huì)導(dǎo)致電池輸出能量的減少。因?yàn)榛覊m粒子對(duì)太陽(yáng)光向前散射存在較大影響,導(dǎo)致這種集中式模塊的電流損失通常情況下比非集中式的要高很多。

  在沙特阿拉伯對(duì)光伏面板積灰的除塵效果進(jìn)行了研究,選擇固定傾角24.6°進(jìn)行為期8個(gè)月的實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,每天清洗的面板比從未清洗的面板輸出功率增加了32%。

  在印度Roorkee地區(qū)進(jìn)行了45°角的積塵遮擋實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,在灰塵遮蔽作用下光伏面板的平均透射率在10天后降低了8%。

  以蚌埠2 MW光伏電站進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示,灰塵在光伏面板上20天使組件發(fā)電功率減少24%,平均每天降低1.2%。

  在西安城區(qū)某分布式光伏電站中設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明在“降塵”天氣影響下,城區(qū)灰塵對(duì)光伏系統(tǒng)輸出功率降低影響很大,達(dá)到15%。

  2積塵對(duì)光伏面板的影響

  ■ 輻照度

  覆蓋在光伏面板表面的灰塵阻擋了太陽(yáng)輻射,導(dǎo)致照射到面板上的有效面積減少,玻璃的透射率降低,削弱了面板所接收的太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度,并且會(huì)引起太陽(yáng)輻照不均勻,使發(fā)電量降低,減少了輸出功率。灰塵的沉積濃度越大,面板的透光率越低,其吸收的太陽(yáng)輻射也越低。

  ■ 散熱

  覆蓋在光伏面板上的灰塵使通過(guò)玻璃板的透射率減小,對(duì)太陽(yáng)輻射起阻礙作用,另外對(duì)光伏面板的傳熱形式也產(chǎn)生影響?;覊m附在面板表面阻擋熱量向外傳遞,可能使面板自身熱量得不到釋放,令溫度越來(lái)越高,影響光伏發(fā)電的效率。

  現(xiàn)有的光伏電站大多使用硅基太陽(yáng)電池,對(duì)溫度感知十分靈敏,當(dāng)面板表面積累一定厚度的灰塵時(shí),將導(dǎo)致它的傳熱熱阻增大,對(duì)面板有保溫作用,使其散熱功能受到影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,每當(dāng)電池溫度上升1℃,其輸出功率約下降0.5%。

  ■ 腐蝕

  灰塵的成分比較復(fù)雜,有的是酸性物質(zhì),有的是堿性物質(zhì),而晶硅光伏面板的主要成分為二氧化硅和石灰石等,如果灰塵碰到空氣中的水汽變濕潤(rùn),就可與面板的組成物質(zhì)產(chǎn)生酸性或堿性反應(yīng)。

  一段時(shí)間后,光伏面板表面在酸性或堿性環(huán)境的侵蝕下逐漸發(fā)生腐蝕、損傷,使表面變得坑坑洼洼,導(dǎo)致光伏面板的光學(xué)性能衰減,太陽(yáng)輻射在面板表面發(fā)生漫反射,破壞太陽(yáng)輻射在光伏面板中傳播的均勻性。

  此外,光伏面板的其他部位也會(huì)受到濕潤(rùn)灰塵的腐蝕,比如結(jié)合處、支架等部分,其材料多是各類金屬,發(fā)生腐蝕后易導(dǎo)致破損、安全性減弱等問(wèn)題,可能因強(qiáng)風(fēng)、地震等自然因素遭到破壞而減少光伏面板服役的壽命。

  3光伏組件的除塵方法

  目前有些光伏發(fā)電系統(tǒng)還僅依賴于降雨、風(fēng)等自然作用對(duì)光伏面板的積灰進(jìn)行清除。一些小型光伏電站采用人工清潔的方法,一般用拖把、橡膠刮條或柔軟的抹布進(jìn)行清洗。

  ■ 該方法缺點(diǎn)是在清洗過(guò)程中不可避免地會(huì)對(duì)玻璃面板產(chǎn)生劃痕,磨傷玻璃表面,部分工作需兩人配合作業(yè),效率相對(duì)較低;優(yōu)點(diǎn)是不浪費(fèi)水電資源,幾乎只有人工成本。

  大中型光伏電站人工清潔難度較大,一般采用機(jī)械清潔的方式。高壓水槍清洗,水經(jīng)過(guò)加壓后形成水汽混合物,將光伏面板表面塵土沖洗干凈,清潔效果較好,因此被很多光伏電站廣泛采用;

  ■ 缺點(diǎn)是對(duì)水電需求較大,清潔過(guò)程中會(huì)形成大量污水,污染環(huán)境;投入成本主要是機(jī)器和人員工資。清洗車清洗,用水量較大,對(duì)面板幾乎沒(méi)有損傷,效率較高,但需空間寬闊平坦的地區(qū)使用,投入成本較高。

  還有機(jī)械除塵技術(shù),利用機(jī)械化的刷子結(jié)合噴水沖洗光伏面板的自動(dòng)除塵裝置等,靠機(jī)械力將粉塵掃走

  ■ 優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化強(qiáng),節(jié)省人力。但有些機(jī)器清潔效果較差,成本較高

  FR:百度文庫(kù) 作者溫巖、趙東等

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