淺析不同污染程度光伏電站組件清洗頻次對效益的影響

張萬雄 忻一豪 馬君燕 劉磊

摘? ?要：已投產(chǎn)的光伏電站，組件表面的灰塵是影響發(fā)電效率的主要因素之一，定期清洗組件表面有利于光伏電站發(fā)電效率的提高，然而組件的清洗工作會影響電站的維護(hù)成本，對電站效益帶來相應(yīng)的影響。根據(jù)某分布式光伏發(fā)電子站組件污染程度，通過比較光伏發(fā)電子站在組件清洗前后發(fā)電量的變化情況，探討光伏組件清洗周期與效益之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：光伏組件清洗? 清洗周期? 效益

中圖分類號：TM914.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（c）-0090-02

影響光伏發(fā)電效率的因素有太陽日照輻射量、太陽能電池組件的安裝傾斜角度、組件及逆變器效率、環(huán)境溫度、光伏組件表面灰塵等。對于一個已投產(chǎn)的光伏電站，灰塵遮蔽主要影響組件表面吸收的太陽輻射強(qiáng)度，從而影響組件輸出功率[1]。一般光伏電站的灰塵損失達(dá)到3%～8%左右，嚴(yán)重的能達(dá)到40%。因此，合理的清洗頻次能帶來可觀的收益。

1? 系統(tǒng)效率對發(fā)電量的影響

在一定的輻射量情況下，系統(tǒng)效率決定一個電站的發(fā)電量，并網(wǎng)電站系統(tǒng)總效率由光伏子陣效率、逆變器效率、交流并網(wǎng)效率三部分組成，對一個成型的電站來說，系統(tǒng)總效率是一個較難改變的因數(shù)[2]。

2? 灰塵遮蔽對組件發(fā)電效率的影響

（1）灰塵的遮擋效應(yīng)。

不同程度的灰塵使得光伏組件接受到的輻射值不一樣，灰塵能大大減少光伏組件獲得的光照強(qiáng)度。灰塵覆蓋對太陽電池組件電壓影響微小，對電流影響顯著，使電流顯著減小。從而使發(fā)電效率顯著下降[3]。

（2）灰塵的溫度效應(yīng)。

灰塵能減少光伏組件接受到的輻射強(qiáng)度，改變組件的傳熱形式。

（3）灰塵的腐蝕效應(yīng)。

當(dāng)酸性或者堿性灰塵在潮濕的環(huán)境下，組件表面玻璃會被緩慢腐蝕，形成坑坑洼洼的現(xiàn)象，導(dǎo)致光線在組件表面形成漫反射。

3? 清洗方法

（1）清洗時間的選擇。

光伏組件清洗工作應(yīng)安排在清晨、傍晚、夜間或陰雨天氣，主要是防止人為陰影帶來光伏陣列發(fā)生熱斑效應(yīng)而造成組件燒毀。

（2）清理方法。

常規(guī)清理工作主要通過一撣、二刮、三洗三個過程完成。

一撣：用干燥的撣子或抹布等將組件表面附著物撣去。

二刮：如組件上有緊密附著的硬性異物，如泥土、鳥糞等，用中等硬度的刮板去除，但要防止對組件玻璃表面的破壞、刮傷。

三洗：對組件表面有灰塵，油質(zhì)和金屬銹跡的，可以用除銹功能或清除油質(zhì)的全能清洗劑進(jìn)行擦洗，然后用清水洗凈。

4? 子站灰塵情況及清洗成本分析

通過某分布式光伏電站典型子站的清洗工作來分析光伏電站發(fā)電效率、清洗頻次對效益的影響。

（1）老恒和子站光伏組件安裝于釀造車間屋頂，靠近企業(yè)工業(yè)鍋爐，煙囪相對較低，企業(yè)向外排放大量的煙塵及車間的釀造蒸汽，使得光伏組件表面覆蓋著大量灰塵并結(jié)垢，嚴(yán)重影響發(fā)電效率，每次清洗4個月后效率降低至60%。老恒和子站容量為1.045MW，每次清洗成本為1.6萬元。

（2）榮欣子站企業(yè)加工時產(chǎn)生鐵質(zhì)粉末，金屬鐵粉覆蓋在組件表面嚴(yán)重影響發(fā)電效率，需使用除銹功能的全能清洗劑進(jìn)行清洗。榮欣鋼構(gòu)子站容量為0.4MW，每次清洗后6個月發(fā)電效率降至75%，清洗成本為0.7萬元。

（3）杰夫子站企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品污染較小，主要為空氣中雜質(zhì)沉積。杰夫子站容量為1.24MW，清洗成本為1.8萬元。

5? 發(fā)電效率

光伏電站發(fā)電效率PR=EP/（（HA/3.6）*PA）。

EP：選定某時間段，電站的發(fā)電量，萬kWh。

HA：電站現(xiàn)場同期太陽能水平面輻射量，MJ/m2。

PA：電站安裝容量，萬kWp。

2017年，所選發(fā)電子站發(fā)電效率PR值如表1所示。

6? 清洗頻次及效益分析

（1）由表1可知，杰夫子站發(fā)電效率較高，未進(jìn)行清洗。如果每年清洗1次，按照杰夫子站發(fā)電效率衰減情況，一年可多發(fā)5.34萬kWh，增收5.87萬元，扣除清洗成本1.8萬元，凈增收4.07萬元。如果每年清洗兩次，按照杰夫子站發(fā)電效率衰減情況，一年可多發(fā)6.50萬kWh，增收7.15萬元，扣除成本3.6萬元，凈增收3.55萬元。

（2）根據(jù)榮欣子站污染及每年清洗兩次的情況，按照清洗后發(fā)電效率（79%）及發(fā)電效率衰減情況計算一年可發(fā)40.5萬kWh，可多發(fā)5.65萬kWh，增收6.2萬元，除去清洗成本1.4萬元，凈增收4.8萬元。

（3）如果老恒和子站全年不清洗，年發(fā)電效率為65%，可發(fā)電67萬kWh。按照老恒和子站清洗后PR值（80.5%）及老恒和子站發(fā)電效率衰減情況計算，一年可多發(fā)15.1萬kWh，增收14.12萬元，扣除清洗成本4.8萬元，凈收益為9.32萬元。

7? 結(jié)語

通過分析光伏電站發(fā)電效率，可知當(dāng)發(fā)電效率處于75%左右，即可以開展清洗工作。分布式光伏電站的光伏組件安裝于不同的企業(yè)屋頂，各企業(yè)環(huán)境污染程度及性質(zhì)不一，不同污染程度子站采取的清洗方案及清洗頻次各不相同，每次清洗收益不盡一致。

根據(jù)受污程度的不同，將各子站分輕度、中度、重度三個等級，并規(guī)定三個不同的清理周期，即對輕度污染等級，每年清洗一次;對中度污染等級，每6個月清洗一次;對重度污染等級，每4個月清洗一次。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭建飛，陳堅.光伏組件清洗前后發(fā)電效率比較及效益分析[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2016，32（s1）.

[2] 崔劍，李喆，賈沛霖.中國西部大型地面并網(wǎng)光伏電站固定式光伏組件清洗方案[J].太陽能，2013（21）：40-42.

[3] 趙卜環(huán)，陳維，牛文娟，等.山東地區(qū)光伏電站組件清洗頻率經(jīng)濟(jì)分析[J].太陽能，2017（6）：12-14.