數字高精度光伏電站灰塵監測系統

一、數字高精度光伏電站灰塵監測系統概述

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?；覊m污染會(huì )大幅降低光伏電站發(fā)電量,估計每年至少在5%以上。采用藍光污染物光閉環(huán)測量(OMBP)技術(shù),可以很容易安裝到新建或現有的光伏陣列中，并集成到電站管理系統中。該裝置安裝在光伏板的框架上。通過(guò)連續測量玻璃上污染物帶來(lái)的傳輸損耗，從而計算出陽(yáng)光到達太陽(yáng)能組件的減少量。

通過(guò)測量污染物的比例(SR)，實(shí)時(shí)轉化為發(fā)電量的損失。這使運維人員知道污染物何時(shí)達到臨界點(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，只需在清洗周?chē)M件時(shí)以同樣的方式進(jìn)行清洗。

因為大型光伏電站在整個(gè)園區中有不同的污染率，所以IEC 61724-1標準中要求多點(diǎn)測量。與傳統系統相比，在采購成本、安裝和維護成本要低得多，這使得它更加經(jīng)濟，因此可以在需要的時(shí)間和地點(diǎn)計劃進(jìn)行清理。

二、灰塵對光伏發(fā)電的影響

大家都知道灰塵覆蓋在組件上，形成遮擋現象，直接導致組件功率輸出下降，而且灰塵長(cháng)期粘附對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。并且熱斑效應對于組件來(lái)說(shuō)是不可逆的，一旦出現沒(méi)有彌補的手段，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。

國內外多個(gè)調查機構針對灰塵影響光伏系統功率衰減進(jìn)行研究，得出數據如圖1所示。

從上圖可以看出我國光伏系統輸出功率受灰塵影響平均約20%左右。

灰塵對光伏發(fā)電的影響主要歸結為以下三個(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(cháng)久陽(yáng)光照射下,被遮蓋的部分升溫速度遠大于未被遮蓋部分,致使溫度過(guò)高出現燒壞的暗斑。

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。此過(guò)程會(huì )加劇電池板老化,減少出力,嚴重時(shí)會(huì )引起組件燒毀。

2、遮擋影響

灰塵附著(zhù)在電池板表面,會(huì )對光線(xiàn)產(chǎn)生遮擋,吸收和反射等作用,其中最主要是對光的遮擋作用?；覊m顆粒對光的反射吸收和遮擋作用,影響光伏電池板對光的吸收,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(xiàn)的入射角度發(fā)生改變,造成光線(xiàn)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,當濕潤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。

隨著(zhù)玻璃在酸性或堿性環(huán)境里的時(shí)間增長(cháng),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象,導致光線(xiàn)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)際到達光伏電池表面的能量減小,導致光伏電池發(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 )導致更多的灰塵累積,加速了光伏電池發(fā)電量的衰減。

三、數字高精度光伏電站灰塵監測系統特點(diǎn)

1、實(shí)時(shí)數據監測：可采集、分析污染比、潔凈比、灰塵厚度、背板溫度四類(lèi)數據，污染比與潔凈比采用雙探頭

均值數據計算模式，保證數據精準可靠。

2、科技型采集儀：灰塵環(huán)境數據采集儀采用新一代32位MCU處理器，板載集成高精度4G、Bluetooth數字芯片,可使采集數據通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送到數據監測平臺。

3、創(chuàng )新藍光技術(shù)：采用全新一代藍光污染物光閉環(huán)測量(OMBP)技術(shù)，可有效保證高精度灰塵數據探測，并有效防止太陽(yáng)光照射對光路閉環(huán)采集數據的干擾?？梢栽谌旌驙顟B(tài)下長(cháng)期使用，優(yōu)于《IEC 61724-1標準》中要求的每天11-13點(diǎn)只能三小時(shí)有效監測的規定。

4、智慧電站清潔：內置全新一代物聯(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。根據設定污染閥值和控制模式，可以聯(lián)動(dòng)清潔機器人或物聯(lián)管控設備自動(dòng)清潔電池板灰塵，保證光伏電站高效率發(fā)電需要。

5、準確度自校準：設備上集成有一鍵準確度自校準按鍵，根據不同的應用環(huán)境和不同的使用時(shí)間，設備的采集準確度會(huì )有所下降。通過(guò)自校準按鍵可以自動(dòng)對藍光監測電路進(jìn)行重新校準，保證數據觀(guān)測精準可靠。

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

四、技術(shù)指標