光伏发电作为重要的可再生能源利用形式,已得到越来越多国际社会的关注。经过十几年的发展,光伏产业已成为我国少有的形成国际竞争优势、实现端到端自主可控、并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业,也是推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列。
据国际可再生能源机构(IRENA)的统计,截至2019年年底,全球并网光伏发电累计装机容量为580.1GW。中国是占全球光伏发电装机容量份额最多的国家,截至 2019 年年底,其累计光伏发电装机容量达到205.7GW,占全球光伏发电累计装机容量的35.46%。
一、光伏电站的发展趋势呈现出3个特征:
1、在城市等人口密集地区,主要采用分布式光伏电站,比如屋顶光伏电站,此类电站具有占地面积小、安装灵活、成本较低的特点,而在西部戈壁等空旷地区,主要采用集中式光伏电站,比如地面光伏电站,此类电站具有占地面积大、集中安装的特点。
2、建设光储一体化光伏电站。储能技术的应用能最大化利用光伏电力,缓解光伏电力并网对电网的冲击,并可实时保障电网的调度要求。
3、将云存储、云计算、数字孪生、大数据等技术应用于光伏电站,实现了光伏电站的智能化运维管理。未来,基于数字孪生的光伏电站智能化平台将智能电网、物联网、云计算等技术紧密结合,可以解决加入储能环节后光伏电站输出功率的优化分配问题及光伏电站的分级分层控制问题,可有效掌握光伏电站的完整运行信息,从而提高电站的运维效率,加快决策速度,最终保障光伏电站安全、稳定、高效、经济地运行。
然而,由于我国大型地面光伏电站多处于生态环境较差的偏远地区,电站的运维面临较大挑战。尤其是光伏组件表面的积雪、积尘等情况,严重影响了光伏组件的输出功率及其使用寿命。因此,研究积尘对光伏组件输出功率的影响,进而对光伏电站发电量的影响,探索出一体化除尘解决方案成为光伏行业的重要课题。
二、积尘对光伏电站发电量的影响
1、随着时间的推移,粉尘会在光伏组件表面累积,形成积尘,积尘对光伏系统发电效率影响很大,通过实验发现,光伏组件表面积尘量会对光伏组件的输出功率产生影响。当积尘量达到100g/㎡时,1㎡光伏组件的输出功率相对于积尘量为30g/㎡时光伏组件的输出功率降低了15.2%。由此可知,保持光伏组件表面的清洁至关重要。
2、积尘会减弱面板接收的太阳辐照强度,光伏发电量减少,导致输出功率下降。沉积浓度越大、透光率越低,组件吸收的辐照量越低。
3、积尘导致光伏面板的传热形式发生了变化,会增大面板的传热热阻,影响其散热。研究表明:面板温度上升1℃,输出功率约下降0.5%。4、积尘在不同环境中有时呈酸性,有时呈碱性,对光伏面板的腐蚀使得太阳辐射透过率减小,面板上的光照强度减弱,发电量也相应的减少。
而对于光伏组件表面的积尘清洁这一项,可通过使用昊智科技公司生产的 iCR40-A 智能移动清洁机器人定期对光伏组件表面进行除尘清洁,从而可以大大提升光伏电站的发电量。