中國氣象局國家氣候中心、中國氣象局風(fēng)能太陽能資源中心、中國氣象局公共氣象服務(wù)中心的研究人員溫巖、趙東等,在2014年第11期《太陽能》雜志上撰文,針對積塵對
光伏系統(tǒng)發(fā)電效率的影響,綜述了國內(nèi)外相關(guān)研究成果。
分析表明:光伏面板的輸出性能受到沉積在表面灰塵的影響,使電池的效率降低;灰塵對面板接收太陽輻照度和散熱有直接影響,并能使面板表面受到腐蝕;不同地區(qū)的積塵影響存在較大差異。此外,還分析了國內(nèi)外關(guān)于光伏面板積塵的影響因素,分析了風(fēng)、降水強度、降塵量、空氣污染、灰塵性質(zhì)及面板傾角對積塵的形成和發(fā)電量的影響,總結(jié)了基于降塵、降雨等因素建立的積塵模型。最后分析了目前應(yīng)用較為廣泛的光伏面板除塵方法,比較了它們的優(yōu)缺點。
對于長時間運行的
光伏發(fā)電系統(tǒng),面板積塵對其影響不可小覷。面板表面的灰塵具有反射、散射和吸收太陽輻射的作用,可降低太陽的透過率,造成面板接收到的太陽輻射減少,輸出功率也隨之減小,其作用與灰塵累積厚度成正比。
此外,因為灰塵吸收太陽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]。面板表面的灰塵在不同的太陽輻射、環(huán)境溫度、遮擋和腐蝕等作用下對光伏系統(tǒng)的發(fā)電性能和使用情況等有不同程度的影響,但如今這方面的相關(guān)理論還不完善,因此,補充灰塵在不同工作環(huán)境下對光伏系統(tǒng)發(fā)電的影響對光伏系統(tǒng)的研究很有意義[2]。
1 積塵對光伏發(fā)電效率的影響
灰塵是顆粒物質(zhì),其來源分為自然來源和人為來源。包括:土、沙和巖石在風(fēng)的作用下形成的細(xì)小顆粒和一些動植物的生物質(zhì);工業(yè)、建筑物和交通等產(chǎn)生的揚塵[1]。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運行過程中,會受到其所處環(huán)境灰塵的影響。光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率與太陽輻射強度有關(guān),灰塵積累在光伏面板表面,會使前蓋玻璃透光率下降,透光率的下降會導(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,安裝面板時傾角越小,相同時間內(nèi)灰塵累積越多,面板吸收太陽輻射越小。對于單個面板,輸出功率的下降有限,但對于大型并網(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[3]。
獲取的結(jié)果表明,在少雨時期,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%。一般來說,空氣中灰塵污垢包括:灰塵、雨水、污染物,它們的存在會導(dǎo)致電池輸出能量的減少。因為灰塵粒子對太陽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。
Salim等[4]在沙特阿拉伯對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個月的實驗,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)Garg[5] 進(jìn)行了45°角的積塵遮擋實驗,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%。
陳東兵等[6] 以蚌埠2 MW光伏電站進(jìn)行實驗,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%。
王峰等[7] 在西安城區(qū)某分布式光伏電站中設(shè)計對比實驗,實驗表明在“降塵”天氣影響下,城區(qū)灰塵對光伏系統(tǒng)輸出功率降低影響很大,達(dá)到15%。