荒漠地区电池板表面灰尘特性分析

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1、第33卷第11期可再生能源Vol.33No.112015年11月RenewableEnergyResourcesNov.2015荒漠地区电池板表面灰尘特性分析1，21113高德东，孟广双，王珊，辛元庆，郑浩峻（1.青海大学机械工程学院，青海西宁810016；2.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州310027；3.中国科学技术馆，北京100012）摘要：高海拔荒漠地区光伏电池板表面上往往会积累大量灰尘，严重影响光伏发电效率。由于灰尘的成分、形貌和粒径等特性不同，导致积灰对光伏发电的影响也不同。文章检测了光伏电池板表面灰尘成分，测定观察了灰尘粒径及形貌，并根据电池板

2、清洗现状分析荒漠地区地下水所含的阴阳离子成分；根据格尔木荒漠地区灰尘成分，给出了灰尘对电池板发电效率的影响曲线；通过灰尘粒径的测定，分析了灰尘粒径对电池板的遮挡影响和对灰尘擦除的影响。文章还分析了光伏电池板清洁用水的成分及特性，结合灰尘自身特点，探讨了往清洗用水中添加化学试剂的方案，为荒漠地区光伏电池板表面的清洁维护提供理论依据。关键词：高海拔荒漠地区；光伏电池板；灰尘特性；地下水样；化学试剂中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）11-1597-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.11.0010引言的

3、同时，还降低电池板表面温度而提高光伏发电[5]高海拔荒漠地区风沙大、降水少，光伏电池表效率。但是，这种除尘方式耗水量大、易污染光伏面上大量积尘，严重影响发电效率。电池板表面组件，尤其是在电池板表面会残留一层难以清除积尘主要受灰尘自身特性因素和当地气候环境因的水垢，形成阴影区，极容易造成二次积尘。Abd-素的影响。灰尘自身特性因素包括灰尘的粒径、Elhady和Moharram的研究显示，用加入表面活性形貌、质量和化学组成等；当地气候环境因素包括剂的水来清洗电池板表面，能达到了较好的清洁温度、降水量、气流、海拔高度等。许多学者就积效果。因此，当使用地下水清洗电池板时，建议添尘对光伏

4、发电效率的影响做了大量研究。Monto加表面活性剂，使水呈偏酸性，以消除水垢残留，[6]，[7]Mani指出，表面积尘光伏组件的发电效率相对降其清洁效果最佳。低10%~25%，这表明灰尘积累对光伏发电的影响1灰尘成分分析[1]是不容忽视的。JiangHai量化了光伏组件上的青海省格尔木戈壁荒漠地区，地广人稀，生态不同类型积尘对光伏发电的影响，当灰尘密度从环境脆弱。该地区为高原大陆干旱性气候，日照时2零增至22g/m时，光伏发电效率的降低从零升至间长，太阳辐射强，年平均日照时数为3000h左[2][8]26%。Kaldellis和Hussein研究了电池板上红壤、右。广阔的地域和

5、充足的日照条件为光伏技术的石灰石和灰烬3种类型积尘对发电效率的影响：应用和发展提供了优越条件。然而，荒漠地区昼夜[3]～[4]红壤对光伏发电的影响最大，灰烬影响最小。温差大，年平均降水量少，风沙较多，因此光伏板Kaldellis认为这主要是由于灰尘本身特性决定表面的灰尘清洁工作是该地区光伏电站面临的重[9]～[11]的，灰尘的成分、粒径、形貌都会影响光电转化效要问题。[3]率，从而影响光伏发电效率。以往的研究表明，研究积尘的影响和灰尘的清洁问题，首先要不同类型的灰尘对光伏发电效率的影响不同，因了解灰尘自身特性。本文以位于格尔木东约25此对灰尘特性进行研究是十分必要的。km，10

6、9国道附近的格尔木荒漠光伏产业园区为荒漠地区的光伏电站多用水射流方式进行除研究对象，对不同光伏阵列电池板表面灰尘进行尘作业。水射流除尘的费用低、设备简单，在除尘收集，并将收集的样品经X-射线衍射仪测试。在收稿日期：2015-03-09。基金项目：青海省科技厅项目（2012-G-Y25A-4，2014-GX-212）；青海大学中青年基金项目（2013-QGY-15）。作者简介：高德东（1980－），男，山东荣成人，博士，副教授，研究方向为光伏维护和微创辅助机器人技术。E-mail：gaodd@qhu.edu.cn·1597·可再生能源2015，33（11）室温为20℃，相对湿度为

7、45%的条件下，测得的线，这与文献[15]的研究结果相一致。由图1可荒漠地区光伏电站各采样点表面灰尘基本化学组知，光伏相对发电效率η′随电池板表面灰尘量的成和平均含量列于表1。增加而逐渐降低；在灰尘量较少时，η′的减速较表1电池板表面灰尘颗粒的化学组成及其平均百分含量快；随着灰尘量的增多η′的变化趋于缓和。图中Table1Chemicalcompositionanditsaveragepercentageof较为密集的实测点表明，电池板的灰尘量以2～8dustparticleonpanel'