文|朱海东
无锡安轩自动化科技有限公司总经理
根据能源局最新数据显示，截止2019年9月，中国光伏装机达到190GW，投资总额早已突破万亿。而根据2019年光伏装机预期25GW估算，每年光伏增量投资千亿出头，而根据未来规划并考虑成本进一步下降等因素，未来中国光伏年新增装机达到50GW，新增投资额约2000亿元，因此存量市场是增量市场的十倍，而且未来这个比例会越来越大。
所以对于存量市场的管理近年来成为光伏行业的热门，“智能化运维”，“发电量提升”，“保证发电量”一直是光伏行业电站端的关键词，而根据专业运维机构青岛萨纳斯的数据单次清洗能提高一个清洗周期内3%-5%的发电量，灰尘带来的发电量损失和隐患已经成为光伏电站的第一大“杀手”，本文通过实例来分析灰尘对于电站发电量的影响。
01
灰尘的来源
灰尘的自然来源主要是土壤、岩石、动植物细屑，经过风化等自然作用后分裂成细小的微粒；人类的生产过程如工业加工、燃烧、建筑施工、交通运输等等也会产生大量灰尘。
02
灰尘的分类
按粉尘的性质的不同，可将其划分为无机粉尘、有机粉尘和混合性粉尘。正常情况大部分光伏电站主要灰尘类型还是以无机粉尘为主，部分机械加工厂，化工厂屋顶的分布式电站会存在有机粉尘和混合灰尘。有机及混合性灰尘目前对于电站发电影响尤为巨大且不易清理。
03
电站上灰尘的主要形态
浮灰
这是大部分电站在未下雨前的灰尘形态，灰尘形态平整、均匀而且松散，此类灰尘极易清理，干刷式机器人在此类型电站表现尤为突出。
板结状灰尘
此形态灰尘在有机污染或者化工污染区域较为常见，灰尘经过雨水浸润后呈现点片形态，此类灰尘一旦形成较难清洗，长期不清理这些灰尘长时间会对组件表面镀膜和玻璃发生侵蚀，造成电站不可逆的发电量损失。
粘结状灰尘
此类灰尘主要是松散形态灰尘雨水浸润后形成的灰尘，非人为干预下不易清理。下雨情况下或者有水情况下极易清理。因此雨水联动的自动化清洗能极大的提高电站发电量。
盐碱渍灰尘
此类灰尘主要是海边电站长期积累的灰尘，尤其经过雨水浸润后此类灰尘有水情况下也极难清理，容易对玻璃基板造成腐蚀。造成不可逆的发电量损失。因此及时的每天清理变得由为重要。
04
灰尘影响光伏发电的原理
灰尘的遮挡不仅改变光线的照射方向，降低玻璃面板的透光率，影响系统效率，长期的灰尘遮挡会形成热斑。
组件玻璃玻璃腐蚀后造成光线反射和散射，影响电站发电效率，玻璃腐蚀后的发电量下降是不可逆的，无法通过清洗等方式恢复电站发电量。
灰尘对组件温度的影响及对发电量的影响灰覆盖下的组件的红外影像
灰尘影响组件散热，长期灰尘堆积易造成组件热斑，温度对光伏电站发电量影响也很大。
太阳能电池组件有2个和温度有关的参数即电压温度系数、电流温度系数。ET-M672280WW电池组件的开路电压温度系数为-0.33%/K。即当温度每升高一开尔文，组件的开路电压会下降0.33%，约146mV，反之上升。 电池组件的短路电流温度系数为0.031%/K。当温度每升高一开尔文，组件的短路电流会上升0.031%，约2.49mV，反之下降。 温度上升导致的电压和电流的变化，由于电流的变化幅度较小。图1-6所示，温度对组件的功率还是有比较大的影响，温度每上升一个开尔文，电池组件的输出功率下降0.39%，约1.1W。图1生成数据，温度每10K上升一次功率下降10-11W. —摘自索比太阳能光伏网
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目前清洗方式及难点
电站的积灰每日都有，但是目前绝大部分电站甚至都做不到每个月清洗，因此灰尘对电站的发电量影响尤其巨大。
分布式电站因为环境的特殊性，绝大部分的清洗方式不适用，人工清洗又存在组件踩踏损坏的风险，漏电风险及人员高空作业风险。但分布式电站绝大部分又是平铺组件，倾角较小更加容易积灰，因此分布式电站的及时除尘显得尤为重要。
地面电站就国内来说地理位置大部分比较特殊，主要还是集中在中西部地区及山区，西部地区清扫人员成本和用水成本都非常高，山地电站也存在同样的问题。农光互补电站一般支架比较高，清洗难度非常大。中西部地区每年还有沙尘天气，极大的影响电站的发电量。
06
灰尘对发电量影响实例
实例一、重庆大学测试实例
上面这个实例是重庆大学的研究人员的测试结果。发现灰尘的遮挡对于发电效率的影响达到了71.2%
实例二、安轩科技在山东德州物流园屋顶某电站安装自动化清洗机器人后对于同一状态下两个逆变器发电情况做的对比测试
该项目位于物流园屋顶，主要灰尘类型为扬尘，松散形态灰尘，机器人每天晚上清扫一次，该项目清洗后电站综合效率提升达到67.98%
实例三、TUV莱因的测试数据
上图是TUV莱因在印度的测试数据，三个月旱季沙尘对电站的发电量影响达到25%
最后TUV莱因实验结果沙特阿拉伯沙尘的年发电量损失大于百分之五十。
下面是云南地区灰尘对每月发电效率的影响
图摘自----灰尘沉积对光伏组件发电性能的影响
每天对光伏组件进行积灰清理至少能提高电站5%以上的发电效率。
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总结和建议
灰尘效应是多因素影响的过程,光伏组件的表面灰尘覆盖层显著降低了光伏组件的发电量。灰尘来源复杂、自身成分多样,受环境条件影响较大,灰尘积累是一个复杂现象。电站的清洗是显著提升发电量的低成本有效途径。合理选择电站的清洗时间和清洗方式将极大的提升光伏电站的发电量。智能化光伏清洗机器人是目前唯一能做到每日定时清洗电站的清洗方式，是未来电站无人运维，远程管理的关键设备。
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