光伏行業(yè)正在向更好的方向發(fā)展！中國向世界承諾碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，打響了可再生能源沖擊和改變中國能源結(jié)構(gòu)的號角，分布式能源尤其是分布式光伏再次引起了從業(yè)者們的重視。隨著光伏技術(shù)的普及，行業(yè)研究的重點已經(jīng)從“如何建電站”過渡到了“如何建好一個電站”，很多過去不受重視的問題重新擺在了建設(shè)者們的案桌上。隆基分布式服務(wù)光芒照萬家活動持續(xù)開展以來，通過現(xiàn)場深入調(diào)研，發(fā)現(xiàn)工商業(yè)電站的積灰問題已經(jīng)成為業(yè)主們最大的困擾之一，本文希望通過行業(yè)內(nèi)一些研究成果，給工商業(yè)分布式電站的建設(shè)者提供一些參考，幫助建設(shè)更優(yōu)質(zhì)的工商業(yè)分布式電站。
2 影響方式
國內(nèi)外對積灰對光伏發(fā)電的研究起步很早，早在上世紀(jì)80年代初，國外就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)大氣污染對于太陽能利用的嚴(yán)重影響。積灰遮擋會降低光線透過率，進(jìn)而降低發(fā)電量，除此以外，積灰還會影響組件散熱以及造成玻璃腐蝕。積灰的散熱影響：目前光伏電站使用最多的是硅基太陽電池組件，硅基太陽電池對溫度十分敏感，灰塵在太陽電池表面積累，會增大光伏組件的傳熱熱阻，也就是我們所說的“熱斑效應(yīng)”。研究表明太陽電池溫度上升1℃，輸出功率約下降0.35%，也就是說積灰增加了組件的溫度損失，當(dāng)然不同組件的溫度系數(shù)不一致，因而影響程度也不一致。積灰的遮擋影響：灰塵降落到光伏板表面，不僅遮擋了光線對光伏電池的照射，使得光伏電池實際接受太陽光的有效面積減少，而且還使得部分入射光線在玻璃蓋板中的傳播均勻性發(fā)生了改變。
積灰的腐蝕影響：灰塵具有酸性或者堿性，而玻璃的成分主要為二氧化硅和石灰石等，當(dāng)濕潤的灰塵附在玻璃蓋板表面，玻璃蓋板成分物質(zhì)都能夠與酸或堿反應(yīng)。隨著玻璃在酸性或堿性環(huán)境下的時間增長，玻璃表面就會慢慢被侵蝕，從而在玻璃蓋板表面形成坑坑洼洼，導(dǎo)致光線在玻璃蓋板表面形成漫反射，在玻璃蓋板中的傳播均勻性受到破壞，而且玻璃蓋板表面粗糙度增加，反射光強(qiáng)增大，折射光的能量減少，使得入射到光伏電池的光照強(qiáng)度減弱，光電效應(yīng)減弱，發(fā)電量減少。
3 積灰種類和清掃方式工商業(yè)分布式由于其選址多在人口密集和工業(yè)生產(chǎn)集中的屋頂之上，因而其表面附著物較遠(yuǎn)離市鎮(zhèn)的大型地面電站更加集中和明顯。工商業(yè)分布式電站的積灰的分類方式很多，但是從電站建設(shè)運維角度，一般把灰塵分為干松積灰和粘結(jié)積灰。
（1）干松積灰：飛灰的顆粒大部分都很細(xì)小，很容易附著到光伏板表面上，形成干松積灰。干松灰的積聚過程完全是一個物理過程，灰層中無粘性成分，灰粒之間呈現(xiàn)松散狀態(tài)，易于吹除。干松積灰的形態(tài)如下圖所示：
工商業(yè)分布式上較常遇到的也就是這種積灰形式，例如家具工廠的木粉塵、車道上揚起的風(fēng)沙等都很容易在工商業(yè)分布式上形成這種積灰形式，一般來說，這種積灰較為松散，通過簡單的簡單清洗的方式很容易去除。
（2）粘結(jié)積灰：灰塵顆粒累積在光伏板表面，由于降雨、露水等原因，灰塵顆粒潮濕后，吸附性非常強(qiáng)，這些顆粒就會吸收空氣中的物質(zhì)并粘附在光伏板表面上，從而形成具有較強(qiáng)粘性的積灰，干后再形成一個堅硬的結(jié)晶狀外殼，粘貼于光伏板表面。根據(jù)擦除程度的難易可以將粘結(jié)積灰分為強(qiáng)粘結(jié)積灰和弱粘結(jié)積灰。
粘結(jié)積灰可以由干松積灰發(fā)展轉(zhuǎn)化而來，例如干松積灰由于潮濕而粘結(jié)但不發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)，但是在一些工商業(yè)分布式上，例如鋁制品車間，由于鋁粉顆粒度小，在潮濕的空氣中很容易反應(yīng)形成氧化物牢牢的吸附在組件表面，幾乎無法去除。弱粘結(jié)積灰的吸附性不強(qiáng)，通過簡單清洗的方式即可大部分去除，強(qiáng)粘結(jié)積灰具有很強(qiáng)的吸附性，不容易去除，通過簡單清洗很難去除。

介紹一下目前較為常見的幾種清洗方式：

（1）人工干洗：操作人員采用拖布配合專用洗塵劑進(jìn)行清洗，干洗的工作周期約為3天/10MW，費用約為12000-13000元/10MW。

主要原理：利用靜電吸附原理，具有吸附灰塵和沙粒的作用，增強(qiáng)塵推吸塵去污能力，能有效地避免在清掃時的灰塵沙粒飛揚。

人工干洗光伏板的缺點：不同操作工的力量不同，對組件造成的壓力不同，會使得組件變形過大，造成電池片隱裂，另外一個缺點是，干洗組件效果不佳，常常因拖把沾有過多灰塵，在組件表面上留有部分痕跡，造成大面積陰影遮擋。
（2）人工水洗：人工水洗的操作方式是，先用水管沖刷淋水，然后再用抹布、拖把等最簡易的手工工具清洗，這是絕大部分戶用項目和部分工商業(yè)電站的主要清洗方式，幾乎沒有太多的設(shè)備投資，只需要在屋面位置有水管即可。周期和費用和人工干洗接近。

但缺點是方法效率很低、工人勞動強(qiáng)度大，耗水率也較大，另外在清洗過程中，容易發(fā)生踩踏組件而造成的組件隱裂。

（3）智能清掃機(jī)器人：

為有效提高光伏組件表面灰塵的清掃效率，可以采用智能清洗機(jī)器人進(jìn)行定期清掃，徹底清除光伏板表面的灰塵及污垢，以提升發(fā)電效率。其方式是電站每排光伏板安裝一臺清洗設(shè)備，自動定期清掃，無人值守。

智能清掃設(shè)備的缺點：有時候會被安裝不平整的光伏板邊框卡住，機(jī)器人無法正常歸位，運維人員在現(xiàn)場難以找到停留設(shè)備的位置。

4 清洗效果

本文收集到兩種清掃方式和自清潔情況對比實驗，清掃確實可以帶來發(fā)電量的提高。

（1）人工水洗和自清潔：

據(jù)了解，在甘肅省武威市對38kW工商業(yè)分布式項目進(jìn)行的對比實驗：電站地處公路邊，需要經(jīng)常對光伏組件進(jìn)行清洗，以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。該電站采用人工水洗的方式，清洗周期隨季節(jié)變化而不同，冬春季為 1 個月，夏秋季為 1 個半月。
由圖4-1可知，在 10 月 1~31 日 1 個月內(nèi)，光伏組件清洗前（10 月 1~15 日）1 號逆變器發(fā)電量高于 2 號逆變器；10 月 16 日對 2 號逆變器所連接光伏組件進(jìn)行清洗，清洗后（10 月 16 ~31 日）2 號逆變器發(fā)電量明顯高于 1 號逆變器，且太陽輻射越好，發(fā)電量增長越明顯。通過計算發(fā)現(xiàn)，光伏組件清洗前 1 號、2 號逆變器所連接光伏組件發(fā)電量分別為 1558.7、1525.1 kWh，兩者相比發(fā)現(xiàn)清洗前 1 號逆變器發(fā)電量較 2 號逆變器發(fā)電量高出 2.2%，平均每天多發(fā)電 2.24 kWh；光伏組件清洗后 1 號、2 號逆變器所連接光伏組件發(fā)電量分別為1558.2、1623.4 kWh，兩者相比發(fā)現(xiàn)清洗后 2 號逆變器連接光伏組件發(fā)電量較 1 號逆變器高出 4.1%，平均每天多發(fā)電 4.01 kWh。據(jù)此測算，采用人工水洗清洗方式，除塵率可達(dá) 86.3%，清洗后該電站平均每天可多發(fā)電 6.25 kWh。

于西北地區(qū)而言，干燥缺水、風(fēng)沙大等原因，大量的光伏組件積灰嚴(yán)重，于華南、華東等地區(qū)而言，大量小型工廠分散分布，而且粉塵性工廠居多，也導(dǎo)致光伏組件積灰嚴(yán)重，嚴(yán)重影響光伏發(fā)電企業(yè)的效益。以 5 MW 光伏電站為例，選擇及時有效的清洗措施，1年可為企業(yè)創(chuàng)造約 80 萬元的收益，相當(dāng)于電站多發(fā)電1個月。

（2）清掃機(jī)器人和自清潔：

根據(jù)對在深圳市鹽田區(qū)某辦公樓的工商業(yè)分布式的對比實驗：選取了兩個各1.8KW 的太陽能光伏陣列進(jìn)行對比試驗，其中一個清掃機(jī)器人，可以定期定時清潔太陽能電池表面，另一個未安裝清掃機(jī)器人或人工清潔系統(tǒng)（無清潔系統(tǒng)），利用降雨等環(huán)境因素自潔。

從這段期間總的發(fā)電量來看，自動清潔系統(tǒng)的發(fā)電量為343.1kWh，無清潔系統(tǒng)的發(fā)電量為330.17kWh，自動清潔系統(tǒng)的發(fā)電量比無清潔系統(tǒng)的發(fā)電量多3.92%。
在雨季（8月和9月），自動清潔系統(tǒng)比無清潔系統(tǒng)多發(fā)電2.5%，而在旱季（11月，12月，1月和2月），自動清潔系統(tǒng)比無清潔系統(tǒng)多發(fā)電4.4%。由此可以看出在雨季，自動清潔系統(tǒng)與無清潔系統(tǒng)光伏發(fā)電相差很小，而在旱季，自動清潔系統(tǒng)的發(fā)電量要優(yōu)于無清潔系統(tǒng)，由此可見在旱季采取光伏板清潔顯得很有必要。 

由圖4-1，4-2可以看出，自動清潔系統(tǒng)每天發(fā)電量最大比無清潔系統(tǒng)多0.9度，多大約13%的發(fā)電量，由于降雨等原因，監(jiān)測這段時間內(nèi)，自動清潔系統(tǒng)比無清潔系統(tǒng)發(fā)電量多 4%左右。

5 經(jīng)驗建議

通過上文的描述和論證，清洗系統(tǒng)的確可以有效的保證發(fā)電量，提高工商業(yè)分布式的收益，光伏電站不完全是“靠天吃飯”，是非常有主觀能動性的。

另外在設(shè)置清掃周期的時候，可以利用雨季的優(yōu)勢，在雨季的時候清掃周期適當(dāng)延長，而在旱季的時候，適當(dāng)縮短清掃的周期，這樣可以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

在持續(xù)巡檢的過程中，隆基分布式服務(wù)光芒照萬家技術(shù)團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，因積灰影響發(fā)電量的電站占比相對較高，并且給業(yè)主提出來合理的改進(jìn)建議，業(yè)主們也對隆基持續(xù)開展這樣的技術(shù)服務(wù)活動表示感激。

“加強(qiáng)系統(tǒng)體驗 創(chuàng)造增值電站”是隆基分布式服務(wù)光芒照萬家活動開展的核心意義。隆基將持續(xù)為用戶提供最滿意的產(chǎn)品和服務(wù)，“高效率、高可靠、高收益”的領(lǐng)先產(chǎn)品和完整的質(zhì)量保障和服務(wù)體系，為合作伙伴帶來非同尋常的市場反響和用戶體驗，讓分布式客戶體驗到高品質(zhì)產(chǎn)品和增值服務(wù)帶來的價值回報！