大型光伏并網(wǎng)電站組件清洗方案探討

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1、大型光伏并網(wǎng)電站組件清洗方案探討摘要：光伏組件表面污垢影響光伏電站的發(fā)電量。本文闡述了大型并網(wǎng)光伏電站的各種清洗方案；借助電站實(shí)際清洗經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)介紹了無管道清洗方案，并對(duì)清洗前后的發(fā)電量進(jìn)行對(duì)比分析；最后，展望了未來光伏電站清洗的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：一次能源光伏電站組件清洗自潔技術(shù)1表面污垢對(duì)光伏組件的影響對(duì)于大型光伏并網(wǎng)電站的運(yùn)營(yíng)，發(fā)電量是至關(guān)重要的指標(biāo)之一。而影響發(fā)電量的因素除了逆變器、變壓器、電纜等設(shè)備的損耗外，當(dāng)屬空氣中灰塵或其它雜物如：鳥糞等污垢的覆蓋對(duì)發(fā)電量的影響。嚴(yán)重的局部遮蓋還會(huì)導(dǎo)致“熱斑效應(yīng)”。行業(yè)內(nèi)由于表面污垢導(dǎo)致光伏組件無法正常工作的事例屢見

2、不鮮。例如：2004年2月，“機(jī)遇”號(hào)剛剛開始火星探測(cè)任務(wù)時(shí)，它上面長(zhǎng)達(dá)1.3m的太陽(yáng)能電池板每天可以提供0.9kWh的電能，然而隨著“機(jī)遇”號(hào)太陽(yáng)能面板上慢慢沾上火星灰塵，太陽(yáng)能面板的功率大大降低，現(xiàn)在每天提供的電能降到了0.5kWh到0.6kWh。NASA科學(xué)家不得不通過命令，盡量讓兩臺(tái)火星車?？吭诔系男逼律希蛊淇梢越邮艿礁嗟奶?yáng)光。但盡管如此，太陽(yáng)能電池板每天提供的電量仍然無法提高。但是，關(guān)于污垢對(duì)光伏電站影響的研究很少。AHNADY]研究了單位面積上灰塵的數(shù)量、灰塵的尺寸、入射光的波長(zhǎng)、入射光的傾角和光的透過率的關(guān)系，其研究認(rèn)為在可見光范圍內(nèi)入射光

3、波長(zhǎng)對(duì)有灰塵的玻璃的透過率的影響可以忽略，主要是灰塵的尺寸遠(yuǎn)比入射光的波長(zhǎng)大。AHNADY也建立了一個(gè)模型供系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候參考。AliMEl-nashar研究了灰塵對(duì)熱水器的真空管的季節(jié)性影響，研究顯示每個(gè)月由于灰塵的影響，透過率會(huì)下降高達(dá)10~18%。而迄今為止，市場(chǎng)上也還沒有非常有效的清潔方法，這對(duì)發(fā)電運(yùn)營(yíng)商的損失是顯而易見的。換言之，電池板技術(shù)研發(fā)投入大量資金花費(fèi)幾年時(shí)間提升1~2個(gè)百分點(diǎn)的發(fā)電效率，還不如多請(qǐng)幾個(gè)工人勤加清洗電池板獲得的收益大。因此，保持太陽(yáng)能電池板的清潔，是提高發(fā)電量最簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效的辦法。2現(xiàn)有大型并網(wǎng)電站組件清洗方案簡(jiǎn)

4、述光伏組件在生產(chǎn)過程中，室內(nèi)清洗已經(jīng)解決，行業(yè)內(nèi)也有對(duì)應(yīng)的設(shè)備。戶外的并網(wǎng)電站組件清洗一直未找到行之有效的方法，特別是在缺水、路面狀況差的區(qū)域。這也成為制約荒漠化電站發(fā)展的因素之一。2.1有管道水洗方案此種方案適合水資源豐富、地質(zhì)狀況好的區(qū)域。根據(jù)光伏方陣的排布進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將管道鋪設(shè)在場(chǎng)地內(nèi)，后續(xù)清洗只需開啟水管進(jìn)行管道周邊光伏組件的清洗。此方案在建設(shè)完成后，運(yùn)營(yíng)期間的清洗方便快捷。2.2無管道水洗方案無管道水洗方案是目前大型光伏并網(wǎng)電站采用的主要清洗方式。大多采用移動(dòng)儲(chǔ)水裝置進(jìn)行移動(dòng)清洗。國(guó)內(nèi)的寧夏太陽(yáng)山中節(jié)能10MWp光伏電站、內(nèi)蒙古呼和浩特市土左旗5MW

5、p光伏示范電站、寧夏太陽(yáng)山銀發(fā)集團(tuán)10MWp光伏電站、寧夏石嘴山正泰太陽(yáng)能10MWp光伏電站和寧夏寧東華電尚德10MWp光伏電站都采用這種清洗方案。此方案前期投入比有管道水洗方案少一倍左右，靈活性大；但是，1存在后期投入資金大，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本增加等不足之處。2.3自潔工藝方案通過研發(fā)和技術(shù)投入，生產(chǎn)能夠自我清潔的光伏組件或配套系統(tǒng)。例如：可以利用靜電除去塵埃，將其“吹到”電池板的邊緣。能在兩分鐘的循環(huán)里除去90%的塵埃，除塵效果明顯。此種方案效果明顯，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便。但成本高，不適合大規(guī)模利用。自潔方案目前大多用于太空，后續(xù)隨著成本的降低亦可用于地面光伏電站。3

6、無管道水洗方案詳解經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際參與、進(jìn)度控制和用量統(tǒng)計(jì)，得出光伏組件無管道水洗的一系列改進(jìn)方案和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。3.1工具、設(shè)備配置圖3-1光伏組件清洗專用車圖3-2光伏組件清洗專用四通轉(zhuǎn)換頭3.1.1主要設(shè)備主要設(shè)備有：專用改裝水車（帶水箱、增壓裝置等），容量10m3左右，具體如圖3-1所示。3.1.2輔助工具四通轉(zhuǎn)換接頭：簡(jiǎn)易原理如圖3-2所示。其中，中間出水管的截面積為周邊兩個(gè)出水管的1/2~1/3。輸水管道：4~6分管，抗壓，戶外使用；根據(jù)光伏陣列的長(zhǎng)度選擇軟管的長(zhǎng)度，中間長(zhǎng)度為陣列長(zhǎng)度的1/3，兩邊的軟管長(zhǎng)度為陣列長(zhǎng)度的1/2，這樣能保證整個(gè)陣列都可以一次性

7、清洗到位，并且三處同步進(jìn)行，提高工作效率；然而，邊緣兩個(gè)軟管的長(zhǎng)度比中間長(zhǎng)，出水量會(huì)相對(duì)變慢，為保證出水量大致相同，才使得四通轉(zhuǎn)換接頭中間出水管徑比周邊的小?？烧{(diào)噴嘴：清洗人員可以根據(jù)組件表面程度，控制出水量，保證正常清洗的前提下，更好的節(jié)約水資源；噴嘴多采用扇形出水方式。長(zhǎng)柄長(zhǎng)度可調(diào)型雨刮：屬清洗玻璃專用工具，具體見圖3-3。雨衣、雨褲、雨靴和膠皮手套一套，用做防水，特別在冬天清洗組件時(shí)尤為需要。3.2人員配置水洗人員3人，擦拭人員3人，駕駛員1人，共7人。其中，擦拭人員工作量比較大，易疲勞，須定期和水洗人員交換作業(yè)；擦拭人員還負(fù)責(zé)指揮清洗車的移動(dòng)和停止以及水

8、管的排布，3人中可選一位