组图:太阳能电站的灰尘污染问题研究(1)

随着太阳能电站在世界范围内的应用越来越多，更多电站的安装在自然环境比较恶劣的地区，比如荒凉的戈壁及沙漠地带，那里的光照资源非常好，而且土地很难用作其他的用途。例如美国的部分地区、北非、阿联酋、沙特阿拉伯、智利北部的阿塔卡马沙漠、澳大利亚、印度及中国的西北部地区。

在上述地区，灰尘和沙粒造成的污染对电站的效率的影响是非常严重的，对计算电站项目的可行性是非常关键的，灰尘污染问题应当认真研究来计算输出的损失、定期维护计划、组件的生命周期以及投资回报率。

灰尘污染是一个非常复杂的过程，很大程度上和当地的环境有关。表面条件、风的模式、空气的温湿度是影响灰尘污染的主要自然因素，人类的行为也会起到很大的作用，农业、交通、空气污染也会对PV面板、CPV的透镜、CSP的反射镜面的灰尘沉淀影响很大。

灰尘污染的原因

对太阳能电站产生灰尘污染的影响主要是一下几个方面：

灰尘、花粉、沙子和其他空气中传播的颗粒自然的沉积在PV板、集热反射镜及透镜的表面。这将减少太阳能电站的输出，特别是位于干燥的地区以及农业耕种地区。

空气污染,比如水汽、烟雾、煤烟等能形成一个表面层，比灰尘和沙子还难清洗，这种情况多发生于都市附近及工业区。

在干旱的地区，灰尘和沙粒会因为夜晚的露水黏在潮湿的表面而使灰尘和沙粒的沉积增加，白天太阳会将灰尘烤干，但夜晚的露水又产生更多的灰尘的积累，这种过程不断的重复，直至形成一层厚膜可以完全屏蔽住太阳光。

泥土经常会积累在PV面板的下部，有突起的安装框架的部位，部分的遮挡住了PV板使PV板的效率衰减。这种情况经常发生在靠近赤道的地区，太阳能板安装的倾角比较小。

在温暖和潮湿的区域霉菌能在PV板的表面生长。白天热量的累积以及夜晚潮湿的空气给微生物的生长提供了良好的条件，会在PV板的表面形成一层不透明的霉菌层。

在一些地区鸟粪(海鸟粪)会极大的阻碍太阳能面板的电流，造成效率的下降，或者使组串完全失效。鸟粪(海鸟粪)也会影响镜面的效率。

当地的气象和天气条件对灰尘污染的影响是常年存在的。

如何测量灰尘的污染

灰尘污染的问题根据实际应用及对精度的要求可以通过几种方式来评估，事实上，它是很难通过理论方式来估算的，因为电站的位置不同，变化的自然条件不同，很多情况下是靠电站的运维人员的经验来判断的。

在一些小规模的项目上，灰尘污染的程度通常是靠一块参比的电池块或组件来判断的，该参比电池块与实际运行的电池组件处于相同的环境下，通过它的输出值与理论的输出值相比较来计算灰尘污染的程度。这种方式将电站效率的测量与灰尘污染的测量分割开，用单独的数据去分析，会混淆其他一些参数的影响，比如实际可用的辐照度，组件的衰减，温度及风的影响。

对于大规模的商业化太阳能电站地点的勘测需要综合性的研究可能出现的灰尘的污染问题，这种研究需要考虑几个方面：在不同的倾角下灰尘对组件的污染程度，不同的PV电池板的特性，防尘涂层的有效性，清洁方式的效率，对CSP集热型电站灰尘对镜面的污染。

在每年中不同的季节灰尘污染程度的变化对于计算未来项目的投资回报率是非常重要的，需要进行监测和研究，研究人员通常会使用专门的、科学的观测站点来监测灰尘污染的程度、太阳辐照度以及气象参数。

在智利北部的阿塔卡马沙漠，Patricia Darez, the Energy Analysis GroupManager of Mainstream Renewable Power，建立了一个灰尘污染的监测站点，包括测量四块PV电池板在不同清洁方式下的电流输出，还使用了防尘涂层来研究它的效果。这个站点包括两块CMP11总辐射表，一块测量水平总辐射，一块测量斜面总辐射，配备了强制通风罩CVF3。这种创新的研究使人们对于那些偏远的、虽然不是非常理想，但是对于发展太阳能有很大潜力的地区的自然条件有了很好的了解。

MainstreamRenewable Power soiling research station in the Atacama Desert

科威特的光照条件非常好，Energy and Building Technologies Department ofthe Kuwait Institute for Scientific Research (KISR).的科学家Hassan Qasem博士对灰尘污染的问题进行了研究，他的研究是基于通过在实验室对灰尘样板个体的测量以及户外对光学特性的测量，通过在现场安装的太阳辐射和气象监测站。

这个站点包括两个CMP11总辐射表(测量水平总辐射和斜辐射)，风速方向，环境温度，相对湿度，降雨量传感器和一个数据采集器。

灰尘污染问题对于太阳能集热电站CPV和CSP项目也是非常关键的，因为这些站点要依靠聚焦太阳的直射光束。来自德国的DLR中心和Oujda学院合作对于集热电站灰尘对反射镜面的污染进行了实验和研究。他们的实验系统叫做TraCS (Tracking Cleanliness Sensor)，这个实验基于对一个安装在太阳跟踪器上的直接辐射表接收到的来自太阳的直接辐射与安装在同一个跟踪器上的反向安装的辐射表接收到的来自镜面反射的直接辐射之间的比较来进行研究灰尘对镜面的污染程度。

A TraCS system measures the soiling effects on mirror reflectivity in real-time

各种不同的研究灰尘污染的方法有一个共同点，他们都使用了高质量的仪器来进行可靠的研究，高等级的、正确维护的监测站点可以有效减少因灰尘污染和其他环境因素造成的损失，将有效的提高太阳能项目的投资回报。