灰尘对光伏系统的影响

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1、引言中国气象局国家气候中心、中国气象局风能太阳能资源中心、中国气象局公共气象服务中心的研究人员温岩、赵东等，在2014年第11期《太阳能》杂志上撰文，针对积尘对光伏系统发电效率的影响，综述了国内外相关研究成果。分析表明：光伏面板的输出性能受到沉积在表面灰尘的影响，使电池的效率降低；灰尘对面板接收太阳辐照度和散热有直接影响，并能使面板表面受到腐蚀；不同地区的积尘影响存在较大差异。此外，还分析了国内外关于光伏面板积尘的影响因素，分析了风、降水强度、降尘量、空气污染、灰尘性质及面板倾角对积尘的形成和发电量的影响，总结了基于降尘、降雨等因素建立的积尘模型。最后分析了目前

2、应用较为广泛的光伏面板除尘方法，比较了它们的优缺点。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]。面板表面的灰尘在不同的太阳辐射、环境温度、遮挡和腐蚀等作用下对光伏系统的发电性能和使用情况等有不同程度的影响，但如今这方面的相关理论还不完善，因此，补充灰尘在不同工作环境下对光伏系统发电的影响对光伏系

3、统的研究很有意义[2]。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[1]。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

4、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[3]。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。Salim等[4]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

5、加了32%。在印度Roorkee地区Garg[5]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%。陈东兵等[6]以蚌埠2MW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%。王峰等[7]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2.1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

6、且会引起太阳辐照不均匀，使发电量降低，减少了输出功率[2]。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。曹晓宁等[8]进行了不同辐照强度下的效率测试实验，结果指出，面板的短路电流正比于入射光强，电压与光照强度成对数关系。Hegazy[9]以0°-90°的光伏面板进行灰尘对辐照度影响的实验，当灰尘沉积较少时对辐照度影响较小，当面板灰尘增多时对辐照度的影响也相应增大。张风等[3]对不同日累计辐照量的标准小时发电量进行对比实验，得出面板表面灰尘越多其输出功率越低的结论，发电性能也越差(见图1)。2.2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

7、，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[2]。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%[7]。2.3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[2

8、]。一段时间后，光伏面板