光伏电站组件自动清洁与提高发电量的影响

光伏电站组件自动清洁与提高发电量的影响【摘要】太阳能光伏发电站通常建在海拔较高，光资源好，但风沙大，水资源匮乏的西部地区，所以太阳能组件上很容易积累沙尘及脏物。如果不及时除去电池板上的沙尘及脏物，将会影响发电效率，但积尘对光伏发电影响几何，清洁后能提高多少效率？却没有多少人做过精确的研究，笔者为了得到准确的数据，特在青海格尔木京能光伏发电站进行了试验研究，积累了一段时间的数据，以期行业内参考。

【关键词】效率清洁发电量

1项目研究背景

太阳对电池组件的辐射量越大，系统发电量越高，大气中的灰尘、杂物容易附着在电池表面，长时间积聚会大大降低电池组件发电效率，美国国家航空航天局工研究显示：每平方米仅有4.05克的灰尘层就能减少太阳能转换40%，尤其是环境条件较差的北方地区，影响更加明显。若进行人工清洁，难度较大，且成本较高。国内2家研究机构的论文显示，安徽蚌埠2mw电站测试，20天的灰尘累积影响发电量下降24%，深圳光伏建筑一体化项目测试清洁干净的组件相对于15天未清洁的组件发电效率提高平均25%。

笔者前期对徐州协鑫光伏电站及格尔木地区的调研均显示，客户方对光伏电站的清洁都强调积尘对光伏电站有极大的影响，他们谈到当前电站电池组件的清理工作或采用外包或自行两种清理方式。格尔木地区光伏电站地处荒漠戈壁滩上，沙尘袭来尘埃落在太阳能电池组件上，辐照强度降低，严重地影响了发电效率，做好电池组件面清理工作，是电站提高经济效益的途径之一。

当前市场上截止目前尚没有一家开发出自动清扫大型光伏电站的自动清洁装置，部分专利提到的均局限于单块电池组件的自动清扫，因而开发大型光伏电站的自动清洁装置是值得积极探索的方向。本文论及的光伏组件自动清洁装置是笔者基于提升光伏组件发电效率而研发的高效节能的机电产品，根据光伏发电工程的特点利用柔性传动设计和自动控制系统相结合，由传动机构、控制器、清扫装置等组成，产品适用于大型光伏电站多种组件的自动清洁，为了验证产品的稳定性、环境适应性及自动清洁相对人工清扫的清洁程度和提高发电量等性能，特在青海格尔木京能光伏电站安装了500kw阵列的光伏组件自动清洁装置以供研究对比。

2清洁效果测试方案

选取2组光照资源相近及发电量相近逆变器单元，其中一组阵列安装清洁装置，一组不安装，连续观测一段时间（一周数据，一月数据），对比发电量即可；或者只安装一组阵列中的一部分阵列，通过折算的方式计算发电量的提升：（w1-w2）*n/n=△w，△w/w2=η

其中：

w1：安装清洁装置后的阵列的发电量

w2：未安装清洁装置后的阵列的发电量

n：一个逆变单元的阵列数

n：逆变单元中安装清洁的阵列数

△w：安装和未安装清洁装置的发电量绝对值

η：单位时间内发电量提升的比例

3测试方案实施验证数据

2012年7月于青海格尔木京能光伏电站安装清洁装置507.6kw，包含54组方阵，记为阵列p1，与相邻阵列未装自动清洁装置517kw阵列对比发电量，包含55组方阵，记为阵列p2。京能光伏发电站于2013年3月份并网运行，为了数据真实可靠，在各自逆变室网侧装三相电能表监测记录累计发电量，逆变器数据仅供参考，每天或者每2天抄表一次，同时对安装清洁装置之前先研究对比阵列p1和p2之间的效率差异，在都未安装清洁装置之前，p1发电量为360683kwh，p2发电量为386975kwh，p2中55组折算到54组阵列数据（p2′）发电量为379939kwh，p1和p2都在2012年底同期运行（业主监控平台和逆变器显示提供数据，其中p1光利用小时数4686小时，p2光利用小时数4617小时，由此可见未装清洁之前p2发电效率确实要比p1高），依据上述数据可以计算出在都不安装清洁装置之前，p2比p1效率高4.98%，这是由于光照，组件串之间的差异等可能性因素造成的，所以在计算实际效率差异时候除了读数外需要加上这个差异。在这里记为效率补偿。

（备注：效率补偿解释：在都不安装清洁之前，由于光照，组件串之间的差异等可能性因素造成阵列p2效率比p1高4.98%，计算结果来自于未装清洁之前的对比数据，所以在计算清洁装置清扫后实际效率的时候需要加上这个补偿值才是真实值。）

4数据分析及结论

从3月22日截止4月24日，29天（除去停电天数）累计提高发电量10399.68kwh，按照当地电价1.15元/kwh，增值价值为：11959.63元人民币。其中4月5日下雪，全场光伏电池组件都很干净，相当于全场进行了人工清扫一遍，同时导致4月5日累计提升比例下降（注意是累计提升比例），4月7日至4月11日全场停电，随后提升比例恢复正常，从当前趋势分析，预计到30天时，整体提升比例可到14%以上。

当前格尔木属