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不起眼的灰尘 对光伏组件的伤害竟有这么大!
2017-01-11 09:57:27   来源:太阳能新闻网   作者:于钱采编  点击:
   对于长时间运行的光伏发电系统,面板积尘对其影响不可小觑。面板表面的灰尘具有反射、散射和吸收太阳辐射的作用,可降低太阳的透过率,造成面板接收到的太阳辐射减少,输出功率也随之减小,其作用与灰尘累积厚度成正比。
 
  此外,因为灰尘吸收太阳辐射可使光伏面板升温,并且灰尘中含有一些腐蚀性的化学成分,这也使其光电转换效率降低。
 
  1积尘对光伏发电效率的影响
 
  灰尘是颗粒物质,其来源分为自然来源和人为来源。包括:土、沙和岩石在风的作用下形成的细小颗粒和一些动植物的生物质;工业、建筑物和交通等产生的扬尘。
 
  太阳能光伏发电系统运行过程中,会受到其所处环境灰尘的影响。光伏电池的光电转换效率与太阳辐射强度有关,灰尘积累在光伏面板表面,会使前盖玻璃透光率下降,透光率的下降会导致电池的输出性能下降,沉积浓度越大,透光率越低,面板吸收的辐射量越低,其输出性能下降越大。
 
  在其他条件不变的情况下,安装面板时倾角越小,相同时间内灰尘累积越多,面板吸收太阳辐射越小。对于单个面板,输出功率的下降有限,但对于大型并网光伏系统,总输出功率下降幅度很大,因此导致年功率的损失也很大。
 
  获取的结果表明,在少雨时期,由于面板表面的累积污垢,电池效率损失可达到15% 以上。面板表面污垢灰尘造成年平均发电效率可降低6%。一般来说,空气中灰尘污垢包括:灰尘、雨水、污染物,它们的存在会导致电池输出能量的减少。因为灰尘粒子对太阳光向前散射存在较大影响,导致这种集中式模块的电流损失通常情况下比非集中式的要高很多。
 
  在沙特阿拉伯对光伏面板积灰的除尘效果进行了研究,选择固定倾角24.6°进行为期8个月的实验,结果表明,每天清洗的面板比从未清洗的面板输出功率增加了32%。
 
  在印度Roorkee地区进行了45°角的积尘遮挡实验,结果显示,在灰尘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光伏电站进行实验,结果显示,灰尘在光伏面板上20天使组件发电功率减少24%,平均每天降低1.2%。
 
  在西安城区某分布式光伏电站中设计对比实验,实验表明在“降尘”天气影响下,城区灰尘对光伏系统输出功率降低影响很大,达到15%。
 
  2积尘对光伏面板的影响
 
  ■ 辐照度
 
  覆盖在光伏面板表面的灰尘阻挡了太阳辐射,导致照射到面板上的有效面积减少,玻璃的透射率降低,削弱了面板所接收的太阳辐射的强度,并且会引起太阳辐照不均匀,使发电量降低,减少了输出功率。灰尘的沉积浓度越大,面板的透光率越低,其吸收的太阳辐射也越低。
 
  ■ 散热
 
  覆盖在光伏面板上的灰尘使通过玻璃板的透射率减小,对太阳辐射起阻碍作用,另外对光伏面板的传热形式也产生影响。灰尘附在面板表面阻挡热量向外传递,可能使面板自身热量得不到释放,令温度越来越高,影响光伏发电的效率。
 
  现有的光伏电站大多使用硅基太阳电池,对温度感知十分灵敏,当面板表面积累一定厚度的灰尘时,将导致它的传热热阻增大,对面板有保温作用,使其散热功能受到影响。实验结果显示,每当电池温度上升1℃,其输出功率约下降0.5%。
 
  ■ 腐蚀
 
  灰尘的成分比较复杂,有的是酸性物质,有的是碱性物质,而晶硅光伏面板的主要成分为二氧化硅和石灰石等,如果灰尘碰到空气中的水汽变湿润,就可与面板的组成物质产生酸性或碱性反应。
 
  一段时间后,光伏面板表面在酸性或碱性环境的侵蚀下逐渐发生腐蚀、损伤,使表面变得坑坑洼洼,导致光伏面板的光学性能衰减,太阳辐射在面板表面发生漫反射,破坏太阳辐射在光伏面板中传播的均匀性。
 
  此外,光伏面板的其他部位也会受到湿润灰尘的腐蚀,比如结合处、支架等部分,其材料多是各类金属,发生腐蚀后易导致破损、安全性减弱等问题,可能因强风、地震等自然因素遭到破坏而减少光伏面板服役的寿命。
 
  3光伏组件的除尘方法
 
  目前有些光伏发电系统还仅依赖于降雨、风等自然作用对光伏面板的积灰进行清除。一些小型光伏电站采用人工清洁的方法,一般用拖把、橡胶刮条或柔软的抹布进行清洗。
 
  ■ 该方法缺点是在清洗过程中不可避免地会对玻璃面板产生划痕,磨伤玻璃表面,部分工作需两人配合作业,效率相对较低;优点是不浪费水电资源,几乎只有人工成本。
 
  大中型光伏电站人工清洁难度较大,一般采用机械清洁的方式。高压水枪清洗,水经过加压后形成水汽混合物,将光伏面板表面尘土冲洗干净,清洁效果较好,因此被很多光伏电站广泛采用;
 
  ■ 缺点是对水电需求较大,清洁过程中会形成大量污水,污染环境;投入成本主要是机器和人员工资。清洗车清洗,用水量较大,对面板几乎没有损伤,效率较高,但需空间宽阔平坦的地区使用,投入成本较高。
 
  还有机械除尘技术,利用机械化的刷子结合喷水冲洗光伏面板的自动除尘装置等,靠机械力将粉尘扫走
 
  ■ 优点是自动化强,节省人力。但有些机器清洁效果较差,成本较高
 
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