积灰对光伏发电工程的影响研究

随着社会对能源的需求量越来越大,“能源安全危机”的问题愈发突显,传统形式能源利用所造成的“全球气候变暖”问题也日益显出。可再生清洁能源作为一种新的能源形式越来越被重视,而太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源可以利用,那么如何合理高效的利用太阳能是摆在我们面前的一个重大课题。 本文首先从太阳能光伏发电工程的角度,分析了光伏发电的现有理论,总结了国内外对光伏工程影响因素的研究成果,并结合现有光伏工程中轻视运行阶段维护的现状,指出现有光伏理论中缺少光伏积灰理论,并基于此提出了需要将光伏板表面灰尘作为影响光伏工程的一个重要因素来深入研究,因此提出了光伏积灰理论。 其次研究了光伏积灰理论,理论分为两部分,第一部分为积灰对光伏发电性能影响的机理。研究了光伏板表面积灰的成因,并从积灰对光伏发电影响的角度将积灰按物理性质、化学性质和积灰的附着形态进行了分类,并提出了光伏板的积灰三效应:“光伏板积灰的遮挡效应、光伏板积灰的温度效应、光伏板积灰的腐蚀效应”。第二部分为光伏板表面积灰模型,指出光伏表面积灰的两个重要因素为:降尘量和降雨量,并分别建立了基于光伏发电的降尘量模型和降雨冲刷模型,提出了光伏板表面积灰基准“三情景”模型:无冲刷模型、非充分冲刷模型和充分冲刷模型,形成了光伏板表面积灰量的统一表达式。 本文对积灰影响光伏发电进行了现场实测,实测结果显示积灰对光伏发电影响明显,基于此提出了评价积灰对光伏发电性能的影响因子——光伏积灰系数,并研究分析其四大影响因素:气象条件、灰尘性质、光伏板安装倾角、积灰状态;接着对光伏积灰系数进行了实验研究,得出了干松状态下积灰质量对光伏发电的影响,并得出了干松积灰和粘结积灰状态下光伏积灰系数的关系。 本文设置了光伏工程清洗对比方案实验,分别为无清洁系统和机械自动清洗系统。用光伏积灰系数进行了实验结果的分析,按雨季和旱季分别进行了讨论,揭示了如何根据气候特点,尤其是降雨来决策该地是否宜于建设光伏发电项目以及清洁系统的设计及运行等关键技术。 最后提出了光伏积灰系数在光伏项目决策、设计方案和运行管理阶段的应用。