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3.5面板角度
光伏面板放置的角度对光伏电站发电效率有很大影响,一方面是因为安装倾角不同吸收的太阳辐射量不同,另一方面是对灰尘累积的影响。Goossens等发现在沙漠地区灰尘沉积在水平放置的面板表面最多。陈维等在广州选取不同朝向和倾角的光伏面板进行测试,结果表明,灰尘、雨水等对水平和小倾角放置的面板有较大影响,沉积在面板上的灰尘较多。
Sayigh等进行了倾角为0°、15°、30°、45°、60°的光伏面板积灰效应研究,1个月后太阳辐射透过率分别降低了64%、48%、38%、30%和17%,结果表明,光伏面板倾角越大,灰尘在其表面越难沉积和附着。
Elminir等进行了倾角为0°-90°的面板积灰实验,得出结论:灰尘积累密度随面板角度增大而逐渐降低,太阳辐射透过率下降幅度也随之逐渐降低。
刘莉敏等[发现并网光伏电站系统中正南倾角90°安装的光伏板比15°的年累计发电量多,其一是因为不同角度的光伏面板吸收的太阳辐射不同,其二是因为后者比前者的灰尘累积严重,因此选择不同的倾角安装对光伏电站的发电效率影响很大。
4.积尘机理及模型
积尘的理论研究非常困难,因为和所处的地点、面板倾斜角和其他变量密切相关。居发礼[2]探索性地研究了光伏积尘理论,根据积尘与降尘量、降雨量等因素有关,建立光伏表面积尘量模型,并分3种情景考虑光伏面板表面积尘与雨水冲刷的关系,分别为:无降雨,积尘量不受降雨冲刷的影响;有降雨,但降雨量不足以将积尘全部冲刷完;降雨量足以将降尘冲刷完。
他还提出一种光伏积尘系数,用来表示积尘对光伏发电性能的影响因子,即在同等光照强度下,积尘光伏板发电效率与清洁光伏板发电效率的比值。影响灰尘沉积的因素很多,建立模型很复杂,居发礼模型只考虑了积尘与降尘量、降雨量的关系,还有其他一些因子没有考虑,所以此模型有一定局限性。
5.光伏组件的除尘方法
目前有些光伏发电系统还仅依赖于降雨、风等自然作用对光伏面板的积灰进行清除。一些小型光伏电站采用人工清洁的方法,一般用拖把、橡胶刮条或柔软的抹布进行清洗[24]。该方法缺点是在清洗过程中不可避免地会对玻璃面板产生划痕,磨伤玻璃表面,部分工作需两人配合作业,效率相对较低;优点是不浪费水电资源,几乎只有人工成本。
大中型光伏电站人工清洁难度较大,一般采用机械清洁的方式。高压水枪清洗,水经过加压后形成水汽混合物,将光伏面板表面尘土冲洗干净,清洁效果较好,因此被很多光伏电站广泛采用;缺点是对水电需求较大,清洁过程中会形成大量污水,污染环境;投入成本主要是机器和人员工资。清洗车清洗,用水量较大,对面板几乎没有损伤,效率较高,但需空间宽阔平坦的地区使用,投入成本较高。
另外还有机械除尘技术,利用机械化的刷子结合喷水冲洗光伏面板的自动除尘装置等,靠机械力将粉尘扫走。优点是自动化强,节省人力。但有些机器清洁效果较差,成本较高,同时也会污染环境,尚需进一步的开发研究。
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