一、數(shù)字高精度光伏電站灰塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

太陽(yáng)能組件玻璃上的污染物是快速影響光伏電站的主要問(wèn)題之一，會(huì)降低發(fā)電效率和性?xún)r(jià)比。灰塵污染會(huì)大幅降低光伏電站發(fā)電量,估計(jì)每年至少在5%以上。采用藍(lán)光污染物光閉環(huán)測(cè)量(OMBP)技術(shù),可以很容易安裝到新建或現(xiàn)有的光伏陣列中，并集成到電站管理系統(tǒng)中。該裝置安裝在光伏板的框架上。通過(guò)連續(xù)測(cè)量玻璃上污染物帶來(lái)的傳輸損耗，從而計(jì)算出陽(yáng)光到達(dá)太陽(yáng)能組件的減少量。

通過(guò)測(cè)量污染物的比例(SR)，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為發(fā)電量的損失。這使運(yùn)維人員知道污染物何時(shí)達(dá)到臨界點(diǎn)，并且已經(jīng)有必要開(kāi)始清洗程序。該產(chǎn)品不需要維護(hù)，只需在清洗周?chē)M件時(shí)以同樣的方式進(jìn)行清洗。

因?yàn)榇笮凸夥娬驹谡麄€(gè)園區(qū)中有不同的污染率，所以IEC 61724-1標(biāo)準(zhǔn)中要求多點(diǎn)測(cè)量。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，在采購(gòu)成本、安裝和維護(hù)成本要低得多，這使得它更加經(jīng)濟(jì)，因此可以在需要的時(shí)間和地點(diǎn)計(jì)劃進(jìn)行清理。

二、灰塵對(duì)光伏發(fā)電的影響

大家都知道灰塵覆蓋在組件上，形成遮擋現(xiàn)象，直接導(dǎo)致組件功率輸出下降，而且灰塵長(zhǎng)期粘附對(duì)組件具有一定的腐蝕作用。同時(shí)，灰塵一直存在會(huì)造成組件的熱斑，進(jìn)一步降低組件的輸出功率，甚至影響組件的壽命。并且熱斑效應(yīng)對(duì)于組件來(lái)說(shuō)是不可逆的，一旦出現(xiàn)沒(méi)有彌補(bǔ)的手段，只能選擇更換組件。否則會(huì)影響發(fā)電量，還有可能給電站帶來(lái)安全隱患。

國(guó)內(nèi)外多個(gè)調(diào)查機(jī)構(gòu)針對(duì)灰塵影響光伏系統(tǒng)功率衰減進(jìn)行研究，得出數(shù)據(jù)如圖1所示。

從上圖可以看出我國(guó)光伏系統(tǒng)輸出功率受灰塵影響平均約20%左右。

灰塵對(duì)光伏發(fā)電的影響主要?dú)w結(jié)為以下三個(gè)方面：

1、溫度影響

目前光伏電站較多使用硅基太陽(yáng)電池組件,該組件對(duì)溫度十分敏感,隨灰塵在組件表面的積累,增大了光伏組件的傳熱熱阻,成為光伏組件上的隔熱層,影響其散熱。

研究表明太陽(yáng)能電池溫度上升1℃,輸出功率約下降0.5%。且電池組件在長(zhǎng)久陽(yáng)光照射下,被遮蓋的部分升溫速度遠(yuǎn)大于未被遮蓋部分,致使溫度過(guò)高出現(xiàn)燒壞的暗斑。

正常照度情況下,被遮蓋部分電池板會(huì)由發(fā)電單元變?yōu)楹碾妴卧?/span>,被遮蔽的光伏電池會(huì)變成不發(fā)電的負(fù)載電阻,消耗相連電池產(chǎn)生的電力,即發(fā)熱,這就是熱斑效應(yīng)。此過(guò)程會(huì)加劇電池板老化,減少出力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起組件燒毀。

2、遮擋影響

灰塵附著在電池板表面,會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生遮擋,吸收和反射等作用,其中最主要是對(duì)光的遮擋作用?；覊m顆粒對(duì)光的反射吸收和遮擋作用,影響光伏電池板對(duì)光的吸收,從而影響光伏發(fā)電效率。

有研究指出灰塵沉積在電池板組件受光面,首先會(huì)使電池板表面透光率下降;其次會(huì)使部分光線的入射角度發(fā)生改變,造成光線在玻璃蓋板中不均勻傳播。

有研究顯示在相同條件下,清潔的電池板組件與積灰組件相比,其輸出功率要高出至少5%,且積灰量越高,組件輸出性能下降越大。

3、腐蝕影響

光伏面板表面大多為玻璃材質(zhì),玻璃的主要成分是二氧化硅和石灰石等,當(dāng)濕潤(rùn)的酸性或堿性灰塵附在玻璃蓋板表面時(shí),玻璃蓋板成分物質(zhì)都能與酸或堿反應(yīng)。

隨著玻璃在酸性或堿性環(huán)境里的時(shí)間增長(zhǎng),玻璃表面就會(huì)慢慢被侵蝕,從而在表面形成坑坑洼洼的現(xiàn)象,導(dǎo)致光線在蓋板表面形成漫反射,在玻璃中的傳播均勻性受到破壞,光伏組件蓋板越粗糙,折射光的能量越小,實(shí)際到達(dá)光伏電池表面的能量減小,導(dǎo)致光伏電池發(fā)電量減小。并且粗糙的、帶有粘合性殘留物的黏滯表面比更光滑的表面更容易積累灰塵。而且灰塵本身也會(huì)吸附灰塵,一旦有了初始灰塵存在,就會(huì)導(dǎo)致更多的灰塵累積,加速了光伏電池發(fā)電量的衰減。

三、數(shù)字高精度光伏電站灰塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)

1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)：可采集、分析污染比、潔凈比、灰塵厚度、背板溫度四類(lèi)數(shù)據(jù)，污染比與潔凈比采用雙探頭

均值數(shù)據(jù)計(jì)算模式，保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。

2、科技型采集儀：灰塵環(huán)境數(shù)據(jù)采集儀采用新一代32位MCU處理器，板載集成高精度4G、Bluetooth數(shù)字芯片,可使采集數(shù)據(jù)通過(guò)有線或者無(wú)線方式發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。

3、創(chuàng)新藍(lán)光技術(shù)：采用全新一代藍(lán)光污染物光閉環(huán)測(cè)量(OMBP)技術(shù)，可有效保證高精度灰塵數(shù)據(jù)探測(cè)，并有效防止太陽(yáng)光照射對(duì)光路閉環(huán)采集數(shù)據(jù)的干擾?？梢栽谌旌驙顟B(tài)下長(zhǎng)期使用，優(yōu)于《IEC 61724-1標(biāo)準(zhǔn)》中要求的每天11-13點(diǎn)只能三小時(shí)有效監(jiān)測(cè)的規(guī)定。

4、智慧電站清潔：內(nèi)置全新一代物聯(lián)網(wǎng)管控模塊，具有四種控制模式：常開(kāi)常閉、循環(huán)控制、時(shí)間控制、人工控制。根據(jù)設(shè)定污染閥值和控制模式，可以聯(lián)動(dòng)清潔機(jī)器人或物聯(lián)管控設(shè)備自動(dòng)清潔電池板灰塵，保證光伏電站高效率發(fā)電需要。

5、準(zhǔn)確度自校準(zhǔn)：設(shè)備上集成有一鍵準(zhǔn)確度自校準(zhǔn)按鍵，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和不同的使用時(shí)間，設(shè)備的采集準(zhǔn)確度會(huì)有所下降。通過(guò)自校準(zhǔn)按鍵可以自動(dòng)對(duì)藍(lán)光監(jiān)測(cè)電路進(jìn)行重新校準(zhǔn)，保證數(shù)據(jù)觀測(cè)精準(zhǔn)可靠。

6、綠色電源管理：本數(shù)據(jù)采集儀可以采用AC220V和DC12V兩種供電模式。并在內(nèi)部集成了新一代綠色電源管理模塊實(shí)現(xiàn)交流與直流供電智能切換。

四、技術(shù)指標(biāo)