基于電站光伏組件清潔方式及效果的探討

:【摘 要】在21世紀(jì)國家政策的大力扶持下，太陽能作為新型清潔能源廣受發(fā)電企業(yè)的喜愛，但塵埃及污垢對光伏組件的影響已經(jīng)不是一個新問題了。為了提高光伏組件的可利用率及光熱轉(zhuǎn)換效率，本文對西北地區(qū)電站光伏組件清洗的必要性、光伏組件的清洗方式、高效節(jié)水、清洗注意事項及清洗的經(jīng)濟效益進(jìn)行了探討。

1 前言

近年來，在國家日益看重環(huán)保的前提下，太陽能作為清潔能源，光伏電站的建設(shè)越來越多，由于西北地區(qū)植被較少，風(fēng)沙天氣較多，自然環(huán)境惡劣因此對光伏組件清潔是維護(hù)的重要手段之一。光伏組件是室外設(shè)備，在這種自然環(huán)境下光伏組件表面的灰塵主要分為沙塵和積垢兩類。

2 光伏組件清洗的必要性

一方面光伏組件長時間置于空氣中，空氣中的塵埃會大量覆蓋在光伏組件表面并阻擋了部分太陽輻射量，導(dǎo)致照射到光伏組件表面的有效面積減少；另一方面灰塵會影響光伏組件表面硅晶的透射率，灰塵的沉積濃度越大，面板的透射率越低，其吸收的太陽輻射也越低。光伏組件接受的太陽輻照量減少，光伏發(fā)電效率隨之下降。

當(dāng)光伏組件部分面積受到灰塵覆蓋時，被覆蓋的部分不能正常工作，同時還會阻止熱量向外傳遞，經(jīng)過長時間的太陽光照射，被覆蓋的光伏組件由于熱量不能及時向外傳遞導(dǎo)致其溫度會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沒有被灰塵覆蓋的部分，溫度嚴(yán)重過高時光伏組件表面會出現(xiàn)燒壞的熱斑，這些燒壞的熱斑嚴(yán)重時可導(dǎo)致光伏組件大面積損壞 。

3 光伏組件的清洗方式

目前針對光伏組件清潔有以下清潔方式。

自然清潔。自然清潔就是利用大自然的雨水天氣和風(fēng)力等對光伏組件面板進(jìn)行除塵，降雨和風(fēng)力除塵在我國雨水天氣較多的南方比較適用，由于西北降雨量少較干旱風(fēng)資源稀少，所以無法等效實現(xiàn)降雨風(fēng)力除塵，西北地區(qū)光伏組件積塵主要是浮塵，可以依靠風(fēng)力部分去除浮塵，但也是靠天吃飯不能實效應(yīng)用。

人工清潔。人工清潔就是通過人力使用常用清潔工具（絨拖把、吹風(fēng)機、絨抹布），借助這些工具對光伏組件表面進(jìn)行清潔，清洗人員采用長柄絨拖把配合專用洗塵劑進(jìn)行清洗，清洗的工作周期按雇傭的工人的比例為4人/天大約能清洗1MW，對于一個20MW的電站來說需要耗時20天，費用約為1.6萬元到1.8萬元，這種清理方法對小容量的電站且光伏組件積塵較少的電站較適用，對大型光伏電站來說會消耗大量的人力與水源。

高壓清洗車清洗。高壓清洗車是指猶如城市里的灑水車一樣，是將水儲存至交通工具的水箱，通過增壓泵打壓進(jìn)行吸、排的一個過程，將水輸送到高壓管路，再通過高壓噴嘴噴出低壓高流速的水柱，以切向或正向沖擊光伏組件來達(dá)到除塵的效果，清洗過程中1人駕駛車輛1-2人清洗即可，清洗的工作周期約為2MW/天，所產(chǎn)生的的費用為油料費、人工費、水費及前期購買高壓清洗車的費用，一輛高壓清洗車的費用大約為15萬元，且車輛使用年限較長，這種清洗方式操作簡單，也提升了工作效率，適用于大中型電站，但高壓清洗車對光伏組件陣列有要求，陣列道路需能使高壓清洗車通過。

移動式清洗機清洗。在西北地區(qū)，光伏電站一般都位于較為惡劣的自然環(huán)境中，灰塵較多且遠(yuǎn)離水源，大多數(shù)光伏電站太陽能板都采用固定式傾角安置?；谝陨峡紤]，現(xiàn)在某些大型企業(yè)研制出了車載移動式清洗機該機器清洗效率較高，可以達(dá)到人工清洗速度的6～8倍以上。該機器能夠有效適應(yīng)西北部自然環(huán)境且節(jié)約用水，但是車載移動式清洗機單臺售價達(dá)高達(dá)100萬元，使大部分企業(yè)避而遠(yuǎn)之 。

4 清洗注意事項

清洗周期。定期：擬定在每年春季4-5月、秋季8-9月，進(jìn)行兩次集中清洗?，F(xiàn)場常駐清洗人員，不間斷地開展光伏組件的維護(hù)清理。

特殊天氣：在冬季降雪較大時或局地沙塵暴對發(fā)電量影響較大時，組織施工人員對影響發(fā)電的光伏板進(jìn)行針對性的臨時清理。嚴(yán)禁在惡劣天氣下進(jìn)行清洗。

清洗作范圍。因自然環(huán)境及周圍環(huán)境會對光伏組件表面造成污染，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率降低，需要不定期的對光伏區(qū)組件進(jìn)行局部或全部清洗。

清洗時間選擇。光伏組件清洗工作應(yīng)選擇在清晨、傍晚、夜間或陰天（輻照度低于200W/m2的情況下）進(jìn)行，嚴(yán)禁選擇中午前后或陽光比較強烈的時段進(jìn)行清洗工作。在早晚清洗時，也要選擇在陽光暗弱的時間段內(nèi)進(jìn)行。

清洗標(biāo)準(zhǔn)。組件清洗后，用白手套或白紗布擦拭組件表面，無灰塵覆蓋及泥漬現(xiàn)象。

清洗過程中安全事項。

1）組件清洗工作人員必須按規(guī)定著裝，正確穿戴安全帽、安全帶、塑膠手套、絕緣膠鞋等安全防護(hù)用具，防止踩踏及觸電。

2）禁止踩踏光伏組件、導(dǎo)軌支架等光伏系統(tǒng)設(shè)備或其它方式借力于組件板和支架。

3）禁止將清洗水噴射到組件接線盒、電纜橋架等設(shè)備。

4）可使用柔軟潔凈的布料擦拭光伏組件，不應(yīng)使用腐蝕性溶劑或用硬物 擦拭光伏組件。

5)水溫和組件的溫差不大于 15℃。避免使用化學(xué)用品，不宜在組件溫度過高或輻照度過強的條件下進(jìn)行清洗。

6)嚴(yán)禁在惡劣氣象條件下進(jìn)行組件的清洗。

7)注意清潔設(shè)備對組件安全的影響：電池片薄而脆，不適當(dāng)受力極易引起隱裂，降低發(fā)電效率。清潔設(shè)備對組件的沖擊壓力必須控制在一定范內(nèi)。

8)清理時，要避免尖銳硬物劃傷電池組件表面，也要避免碰松電池組。

5 光伏組件清洗的經(jīng)濟效益

光伏組件清洗后與清洗前的對比，經(jīng)濟收益顯而易見，一方面減少光伏組件故障率，延長使用壽命，另一方面提升光伏組件太陽輻射利用率，將一個20MW的光伏電站數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，一天時間內(nèi)，清洗2MW的光伏組件比未清洗2MW的光伏在組件發(fā)電量提升在14%左右，因此在選擇合適的清洗光伏組件方式下，光伏組建的清洗給電站帶來的收益非?？捎^，這有體現(xiàn)出次維護(hù)手段的必要性。

6 小結(jié)

在我國光伏發(fā)展已初具規(guī)模，國家政策支持也能及時到位，為大力發(fā)展我國光伏事業(yè)奠定了堅實基礎(chǔ)。針對現(xiàn)階段光伏發(fā)展所面臨的問題，給出以下建議：首先政府要繼續(xù)為光伏發(fā)展提供切實可行政策支持。其次要實現(xiàn)光伏發(fā)電裝置國產(chǎn)化及自主研發(fā)能力，為光伏發(fā)電的順利進(jìn)行掃清技術(shù)障礙。三是要引進(jìn)技術(shù)，因地制宜，結(jié)合我國的具體情況針對不同的地區(qū)選擇與之相適宜的建設(shè)規(guī)模。