灰尘对光伏组件性能影响的研究-王军

灰尘对光伏组件性能影响的研究 上海安轩自动化科技有限公司 目 录 1. 灰尘污染现状 2. 灰尘污染运维现状 3. 智能机器人解决方案 4. 关于安轩科技 1. 灰尘污染现状 行业分析 选址 设计 设备 建设 运行维护 主要的资金投入 主要的投资回收 0.5年 25年 98% 由于政策的支持，较为宽松的指标，一直以来光伏行业都在投建电站，对后期运维的重视度不够。 上海钢铁厂 江苏造船厂 河南地面电站 浙江机械加工厂 江苏电子厂 上海化工厂 组件的灰尘遮挡 灰尘污染现状 矿物粉尘 金属 粉尘 自然 粉尘 有机物 粉尘 油性 粉尘 灰尘的分类 光伏组件的灰尘污染物分为以下几类： 灰尘污染现状 即风沙、灰尘等自然 界粉尘 金属颗粒物粉尘 ， 常见于钢厂 ， 长期 积累难于清理 ， 并 可形成锈蚀在组件 玻璃表面； 无机矿物粉尘长期堆 积与雨水混合可产生 板结和钙化 ， 其中的 酸性或碱性物质会对 组件边框和组件玻璃 形成腐蚀； 一般见于化工厂 ， 机械加工厂 ， 长期 积累与自然粉尘混 合 ， 难以清理； 常见于木材厂 、 纺 织厂 ， 附着力低 ， 但长期不清理 ， 与 雨水和自然粉尘混 合会使清理的难度 增加 。 组 件积灰如若不进行处理 ， 由于自然环境风 、 雨 、 雪的作用 ， 会造成 积灰分布不均匀 ， 从而导致 热斑 的产生 ， 引发安全风险 。 灰尘堆积引起热斑，造成安全隐患 灰尘污染现状 灰尘造成组件接受的太阳辐射降低，影响发电效率 组件的积灰会对阳光造成 遮蔽 ， 导致组件接收到 的太阳辐射能量降低 带有酸性或碱性的积灰会造成组件玻璃的 腐蚀 ， 被腐蚀的玻璃即使没有灰尘遮挡也会造成一部 分太阳辐射被反射掉 灰尘污染现状 灰尘造成组件温度升高，输出功率下降 同样的两块电池组件，有灰尘遮挡比无灰尘遮挡的组件温度要高 2℃ ，即使不考虑灰尘遮蔽太阳光造成的 功率损失，仅温度升高 2℃ ，有灰尘遮挡的组件比清洁组件功率小 0.6%左右 灰尘污染现状 灰尘影响到底损失多少发电量？ 光伏电站运维现状 重庆大学 研究人员的对清洗前后组件的效率进行了测试 ， 发现由于灰尘的遮挡 ， 组件 清洗后比清洗前转换效率提高了 71.2%。 灰尘影响到底损失多少发电量？ 光伏电站运维现状 数据来源：湖北地区某分布式光伏电站 灰尘污染现状 灰尘影响到底损失多少发电量？ 检查对象 状态 背板温度 (℃ ) 辐射 (W/m2) STC功率 (W) 电量损失 某组件 清洗前 47.98 740 109.92 42.5% 某组件 清洗后 44.60 899 190.60 2. 灰尘污染运维现状 人工清扫运维现状 人身安全 ：江苏某电站 ， 人员从采光板坠落死亡 ， 电站进行整改 8个月 ， 8个月电站没有发电 ， 造成直接经济损失近 200万元 ， 电站持有方 和工厂持有方品牌形象影响严重； 运维工作风险高， 安全事故频发 人工清扫运维现状  踩坏组件 ：现场踩坏组件事情频发 ， 造成组件隐裂； 影响电池组件寿命；  破坏屋顶防水 ：上海某电站现场 ， 由于长期在屋顶运维清扫造成防水破坏 ， 造成 1500万元损失 . 巡检不到位，运维难度高 3. 智能机器人解决方案 手持式电动清洗设备 手持式电动清洗设备采用优质刷盘 ， 由锂电池供电 ， 电机驱动刷盘 转动 ， 能够进行高效的清扫作业；同时配备水泵和水管 ， 可从盘刷 中间喷水辅助清洗 。 使用该手持电动清洗设备可根据需要同时进行 干洗和水洗 。 大型清洗车 大型清洗车是以卡车为平台 ， 配备机械臂和辊刷 ， 在汽车行进的过 程中配合辊刷的转动达到大面积快速清洗组件的效果 。 智能清洗机器人解决方案 喷淋系统 类似于绿化的喷淋系统 ， 在电站建设时预先安装水管和喷头 ， 使 用时每天定时启动喷淋组件表面 ， 达到冲刷灰尘的目的 。 镀膜自清洁技术 使用特殊的纳米材料在光伏组件的表面生成涂层 ， 利用水与纳米二 氧化钛薄膜超强亲和力 ， 形成均匀的水膜 ， 该水膜将玻璃表面附着 的灰尘 、 污垢等与玻璃表面隔离 ， 随着水流的冲刷 ， 将表面灰尘和 污垢带走 ， 以实现组件面板的清洗 智能清洗机器人解决方案 智能清洗机器人 安装于组串支架上 ， 安装完成后 无需人工介入 ， 每天可定时 清扫 ， 并自动归位和充电 。 高频次的清 扫让各种类型粉尘都难以附着在组件上 ， 使组件基本保持无尘状态 。 智能清洗机器人解决方案 清洗方式 水源 组件损伤风险 成本 效率 清扫频次 清扫效果 地形 适用电站类型 手持式电动清洗设备 × 低 低 低 低 好 无限制 所有类型电站 大型清洗车 × 高 低 高 低 好 地面电站 平整的地面电站 喷淋系统 √ - 高 高 高 良 无限制 所有类型电站 镀膜自清洁技术 × 低 中 高 低 无限制 所有类型电站 智能清洗机器人 × 低 中 高 高 好 无限制 所有类型电站， 但对组件排布有要求 智能清洗机器人解决方案 灰尘污染不同清洗方式对比 智能清洗机器人 由于出色的清扫效果和清扫频次以及良好的适应性，是中国光伏电站的 首选清洗方式 。 组串间跨越方案  桥接装置 ：支架之间横向桥接，最长可达 1km，最大程度减少设备数量，提高投资回报率  停机架装置 ：满足设备的停放和日常维护，保证设备使用寿命，延长收益时间 智能清洗机器人解决方案 通过摆渡车机器人可在前后排支架件间移动 摆渡车 机器人 智能清洗机器人解决方案 组串间跨越方案 智能清洗机器人解决方案 组串间跨越方案 通过自带太阳能光伏组件和锂电池实现自供电 ， 无需外接电源； 采用高性能 、 高耐候型锂电池 ， 500次充放电循环 ， 适合户外 长期使用 。 不同型号产品重量 40-50Kg,确保组件安全 ， 对屋顶荷载影响小； 50526061航空级铝合金材料 ， 防腐防锈 。 拒尘材质毛刷 ， 特殊植毛工艺 ， 反向清扫设计； 0-24m/min清洗速度可调 ， 针对不同环境设置快速清扫或深度清扫； 离线 、 在线 、 有水 、 无水多种清扫模式 。 传感器冗余设计 ， 确保持续运行能力 ; 日本欧姆龙传感器 ， 稳定 、 可靠 ; 低电量保护 、 过流保护 、 远程故障自诊断安全设计 。 适应 0~60°安装角度 ， 适应国内固定式组件安装角度； -20℃ ~60 ℃ 工作环境温度 ， 适用于全国大部分地区 。 采用双电机设计 ， 独立行走电机； 20°爬坡能力 ， 越障能力强 ， 适应山地光伏电站条件 。 自供电系统 轻量化设计 针对性清扫工艺 高可靠性 高通行性 高耐候性 智能清洗机器人解决方案 光伏电站无值守运维经济效益分析 智能清洗机器人解决方案 地面 式光伏电站 智能运维机器人运维投资收益对比 （ 20MW，三类资源区年等效利用小时数 1200，电价按 0.85元 /度， 机器人维护成本 5%） 主要经济指标 不同灰尘污染程度 轻度 中度 严重 年累计减少发电量损失 5% 8% 10% 年提升发电量 （ 万度 ） 120 192 240 初始投资 （ 万元 ） 300 300 300 投资回收期 （ 年 ） 3.09 1.93 1.53 投资收益率 32.38% 51.81% 64.76% 分布式光伏电站 智能运维机器人运维投资收益对比 （ 20MW，三类资源区年等效利用小时数 1200，电价按 0.85元 /度， 机器人维护成本 5%） 主要经济指标 不同灰尘污染程度 轻度 中度 严重 年累计减少发电量损失 5% 10% 15% 年提升发电量 （ 万度 ） 120 240 360 初始投资 （ 万元 ） 400 400 400 投资回收期 （ 年 ） 4.12 2.06 1.37 投资收益率 24.29% 48.57% 72.86% 备注：未计算每年节省的清洗费开支 。 更多的应用场景和解决方案 交错桥接，解决平单轴同步角度误差 智能清洗机器人解决方案 智能清洗机器人解决方案 集中管理 远程控制 一键控制 智能诊断和数据分析 智能清洗机器人解决方案 更智能化 机器人推动光伏电站运维的去人工化 随着智能清扫机器人的更智能化和更多的扩展性能 ， 智能运维机器人将替代越来越多的人工工作 ， 运维效 率会更高 。 机器人 、 无人机和智能运维平台的使用将使光伏电站运维人力投入越来越小 。 智能清洗机器人解决方案 0.00% 1.00% 2.00% 3.00% 4.00% 5.00% 6.00% 7.00% 8.00% 9.00% 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 2018年 3月份 2018年 4月份 2018年 5月份 2018年 6月份 2018年 7月份 2018年 8月份 宿迁渔光互补电站提升 7.38% 可研小时数 机器人清扫区域实际小时数 未清扫区域实际小时数 提升比例 江苏省宿迁市洋河新区郑楼镇大沟村 该项目为渔光互补项目，组件下为鱼塘 污染为主要为鸟粪和自然灰尘 宿迁 20MW渔光互补项目 7.38% 智能清洗机器人清洗效果分析