浅析不同污染程度光伏电站组件清洗频次对效益的影响

张万雄 忻一豪 马君燕 刘磊

摘   要：已投产的光伏电站，组件表面的灰尘是影响发电效率的主要因素之一，定期清洗组件表面有利于光伏电站发电效率的提高，然而组件的清洗工作会影响电站的维护成本，对电站效益带来相应的影响。根据某分布式光伏发电子站组件污染程度，通过比较光伏发电子站在组件清洗前后发电量的变化情况，探讨光伏组件清洗周期与效益之间的关系。

关键词：光伏组件清洗  清洗周期  效益

中图分类号：TM914.4                             文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0090-02

影响光伏发电效率的因素有太阳日照辐射量、太阳能电池组件的安装倾斜角度、组件及逆变器效率、环境温度、光伏组件表面灰尘等。对于一个已投产的光伏电站，灰尘遮蔽主要影响组件表面吸收的太阳辐射强度，从而影响组件输出功率[1]。一般光伏电站的灰尘损失达到3%～8%左右，严重的能达到40%。因此，合理的清洗频次能带来可观的收益。

1  系统效率对发电量的影响

在一定的辐射量情况下，系统效率决定一个电站的发电量，并网电站系统总效率由光伏子阵效率、逆变器效率、交流并网效率三部分组成，对一个成型的电站来说，系统总效率是一个较难改变的因数[2]。

2  灰尘遮蔽对组件发电效率的影响

（1）灰尘的遮挡效应。

不同程度的灰尘使得光伏组件接受到的辐射值不一样，灰尘能大大减少光伏组件获得的光照强度。灰尘覆盖对太阳电池组件电压影响微小，对电流影响显著，使电流显著减小。从而使发电效率显著下降[3]。

（2）灰尘的温度效应。

灰尘能减少光伏组件接受到的辐射强度，改变组件的传热形式。

（3）灰尘的腐蚀效应。

当酸性或者碱性灰尘在潮湿的环境下，组件表面玻璃会被缓慢腐蚀，形成坑坑洼洼的现象，导致光线在组件表面形成漫反射。

3  清洗方法

（1）清洗时间的选择。

光伏组件清洗工作应安排在清晨、傍晚、夜间或阴雨天气，主要是防止人为阴影带来光伏阵列发生热斑效应而造成组件烧毁。

（2）清理方法。

常规清理工作主要通过一掸、二刮、三洗三个过程完成。

一掸：用干燥的掸子或抹布等将组件表面附着物掸去。

二刮：如组件上有紧密附着的硬性异物，如泥土、鸟粪等，用中等硬度的刮板去除，但要防止对组件玻璃表面的破坏、刮伤。

三洗：对组件表面有灰尘，油质和金属锈迹的，可以用除锈功能或清除油质的全能清洗剂进行擦洗，然后用清水洗净。

4  子站灰尘情况及清洗成本分析

通过某分布式光伏电站典型子站的清洗工作来分析光伏电站发电效率、清洗频次对效益的影响。

（1）老恒和子站光伏组件安装于酿造车间屋顶，靠近企业工业锅炉，烟囱相对较低，企业向外排放大量的烟尘及车间的酿造蒸汽，使得光伏组件表面覆盖着大量灰尘并结垢，严重影响发电效率，每次清洗4个月后效率降低至60%。老恒和子站容量为1.045MW，每次清洗成本为1.6万元。

（2）荣欣子站企业加工时产生铁质粉末，金属铁粉覆盖在组件表面严重影响发电效率，需使用除锈功能的全能清洗剂进行清洗。荣欣钢构子站容量为0.4MW，每次清洗后6个月发电效率降至75%，清洗成本为0.7万元。

（3）杰夫子站企业生产产品污染较小，主要为空气中杂质沉积。杰夫子站容量为1.24MW，清洗成本为1.8万元。

5  发电效率

光伏电站发电效率PR=EP/（（HA/3.6）*PA）。

EP：选定某时间段，电站的发电量，万kWh。

HA：电站现场同期太阳能水平面辐射量，MJ/m2。

PA：电站安装容量，万kWp。

2017年，所选发电子站发电效率PR值如表1所示。

6  清洗频次及效益分析

（1）由表1可知，杰夫子站发电效率较高，未进行清洗。如果每年清洗1次，按照杰夫子站发电效率衰减情况，一年可多发5.34万kWh，增收5.87万元，扣除清洗成本1.8万元，净增收4.07万元。如果每年清洗两次，按照杰夫子站发电效率衰减情况，一年可多发6.50万kWh，增收7.15万元，扣除成本3.6万元，净增收3.55万元。

（2）根据荣欣子站污染及每年清洗两次的情况，按照清洗后发电效率（79%）及发电效率衰减情况计算一年可发40.5万kWh，可多发5.65万kWh，增收6.2万元，除去清洗成本1.4万元，净增收4.8万元。

（3）如果老恒和子站全年不清洗，年发电效率为65%，可发电67万kWh。按照老恒和子站清洗后PR值（80.5%）及老恒和子站发电效率衰减情况计算，一年可多发15.1万kWh，增收14.12万元，扣除清洗成本4.8万元，净收益为9.32万元。

7  结语

通过分析光伏电站发电效率，可知当发电效率处于75%左右，即可以开展清洗工作。分布式光伏电站的光伏组件安装于不同的企业屋顶，各企业环境污染程度及性质不一，不同污染程度子站采取的清洗方案及清洗頻次各不相同，每次清洗收益不尽一致。

根据受污程度的不同，将各子站分轻度、中度、重度三个等级，并规定三个不同的清理周期，即对轻度污染等级，每年清洗一次;对中度污染等级，每6个月清洗一次;对重度污染等级，每4个月清洗一次。

参考文献

[1] 郑建飞，陈坚.光伏组件清洗前后发电效率比较及效益分析[J].上海电力学院学报，2016，32（s1）.

[2] 崔剑，李喆，贾沛霖.中国西部大型地面并网光伏电站固定式光伏组件清洗方案[J].太阳能，2013（21）：40-42.

[3] 赵卜环，陈维，牛文娟，等.山东地区光伏电站组件清洗频率经济分析[J].太阳能，2017（6）：12-14.