光伏行业正在向更好的方向发展！中国向世界承诺碳达峰、碳中和目标，打响了可再生能源冲击和改变中国能源结构的号角，分布式能源尤其是分布式光伏再次引起了从业者们的重视。
随着光伏技术的普及，行业研究的重点已经从“如何建电站”过渡到了“如何建好一个电站”，很多过去不受重视的问题重新摆在了建设者们的案桌上。
隆基分布式服务光芒照万家活动持续开展以来，通过现场深入调研，发现工商业电站的积灰问题已经成为业主们最大的困扰之一，本文希望通过行业内一些研究成果，给工商业分布式电站的建设者提供一些参考，帮助建设更优质的工商业分布式电站。
图1-1 分布式光伏积灰现象
2 影响方式
国内外对积灰对光伏发电的研究起步很早，早在上世纪80年代初，国外就有学者发现大气污染对于太阳能利用的严重影响。积灰遮挡会降低光线透过率，进而降低发电量，除此以外，积灰还会影响组件散热以及造成玻璃腐蚀。
积灰的散热影响：目前光伏电站使用最多的是硅基太阳电池组件，硅基太阳电池对温度十分敏感，灰尘在太阳电池表面积累，会增大光伏组件的传热热阻，也就是我们所说的“热斑效应”。研究表明太阳电池温度上升1℃，输出功率约下降0.35%，也就是说积灰增加了组件的温度损失，当然不同组件的温度系数不一致，因而影响程度也不一致。
图2-1 太阳电池出现热斑损坏的实验照片
积灰的遮挡影响：灰尘降落到光伏板表面，不仅遮挡了光线对光伏电池的照射，使得光伏电池实际接受太阳光的有效面积减少，而且还使得部分入射光线在玻璃盖板中的传播均匀性发生了改变。
图2-2 光线传播示意图
积灰的腐蚀影响：灰尘具有酸性或者碱性，而玻璃的成分主要为二氧化硅和石灰石等，当湿润的灰尘附在玻璃盖板表面，玻璃盖板成分物质都能够与酸或碱反应。随着玻璃在酸性或碱性环境下的时间增长，玻璃表面就会慢慢被侵蚀，从而在玻璃盖板表面形成坑坑洼洼，导致光线在玻璃盖板表面形成漫反射，在玻璃盖板中的传播均匀性受到破坏，而且玻璃盖板表面粗糙度增加，反射光强增大，折射光的能量减少，使得入射到光伏电池的光照强度减弱，光电效应减弱，发电量减少。
图2-3 光线传播示意图
3 积灰种类和清扫方式
工商业分布式由于其选址多在人口密集和工业生产集中的屋顶之上，因而其表面附着物较远离市镇的大型地面电站更加集中和明显。
工商业分布式电站的积灰的分类方式很多，但是从电站建设运维角度，一般把灰尘分为干松积灰和粘结积灰。
（1）干松积灰：飞灰的颗粒大部分都很细小，很容易附着到光伏板表面上，形成干松积灰。干松灰的积聚过程完全是一个物理过程，灰层中无粘性成分，灰粒之间呈现松散状态，易于吹除。干松积灰的形态如下图所示：
图3-1 干松积灰
工商业分布式上较常遇到的也就是这种积灰形式，例如家具工厂的木粉尘、车道上扬起的风沙等都很容易在工商业分布式上形成这种积灰形式，一般来说，这种积灰较为松散，通过简单的简单清洗的方式很容易去除。
（2）粘结积灰：灰尘颗粒累积在光伏板表面，由于降雨、露水等原因，灰尘颗粒潮湿后，吸附性非常强，这些颗粒就会吸收空气中的物质并粘附在光伏板表面上，从而形成具有较强粘性的积灰，干后再形成一个坚硬的结晶状外壳，粘贴于光伏板表面。根据擦除程度的难易可以将粘结积灰分为强粘结积灰和弱粘结积灰。
图3-2 粘结积灰（隆基分布式光芒照万家——河北巡检过程中记录）
粘结积灰可以由干松积灰发展转化而来，例如干松积灰由于潮湿而粘结但不发生其他化学反应，但是在一些工商业分布式上，例如铝制品车间，由于铝粉颗粒度小，在潮湿的空气中很容易反应形成氧化物牢牢的吸附在组件表面，几乎无法去除。弱粘结积灰的吸附性不强，通过简单清洗的方式即可大部分去除，强粘结积灰具有很强的吸附性，不容易去除，通过简单清洗很难去除。
介绍一下目前较为常见的几种清洗方式：
（1）人工干洗：操作人员采用拖布配合专用洗尘剂进行清洗，干洗的工作周期约为3天/10MW，费用约为12000-13000元/10MW。
主要原理：利用静电吸附原理，具有吸附灰尘和沙粒的作用，增强尘推吸尘去污能力，能有效地避免在清扫时的灰尘沙粒飞扬。
人工干洗光伏板的缺点：不同操作工的力量不同，对组件造成的压力不同，会使得组件变形过大，造成电池片隐裂，另外一个缺点是，干洗组件效果不佳，常常因拖把沾有过多灰尘，在组件表面上留有部分痕迹，造成大面积阴影遮挡。
图3-3 人工干洗示意
（2）人工水洗：人工水洗的操作方式是，先用水管冲刷淋水，然后再用抹布、拖把等最简易的手工工具清洗，这是绝大部分户用项目和部分工商业电站的主要清洗方式，几乎没有太多的设备投资，只需要在屋面位置有水管即可。周期和费用和人工干洗接近。
但缺点是方法效率很低、工人劳动强度大，耗水率也较大，另外在清洗过程中，容易发生踩踏组件而造成的组件隐裂。
（3）智能清扫机器人：
为有效提高光伏组件表面灰尘的清扫效率，可以采用智能清洗机器人进行定期清扫，彻底清除光伏板表面的灰尘及污垢，以提升发电效率。其方式是电站每排光伏板安装一台清洗设备，自动定期清扫，无人值守。
智能清扫设备的缺点：有时候会被安装不平整的光伏板边框卡住，机器人无法正常归位，运维人员在现场难以找到停留设备的位置。
4 清洗效果
本文收集到两种清扫方式和自清洁情况对比实验，清扫确实可以带来发电量的提高。
（1）人工水洗和自清洁：
据了解，在甘肃省武威市对38kW工商业分布式项目进行的对比实验：电站地处公路边，需要经常对光伏组件进行清洗，以获得最大的经济效益。该电站采用人工水洗的方式，清洗周期随季节变化而不同，冬春季为 1 个月，夏秋季为 1 个半月。
图4-1 清洗效果分析
由图4-1可知，在 10 月 1~31 日 1 个月内，光伏组件清洗前（10 月 1~15 日）1 号逆变器发电量高于 2 号逆变器；10 月 16 日对 2 号逆变器所连接光伏组件进行清洗，清洗后（10 月 16 ~31 日）2 号逆变器发电量明显高于 1 号逆变器，且太阳辐射越好，发电量增长越明显。通过计算发现，光伏组件清洗前 1 号、2 号逆变器所连接光伏组件发电量分别为 1558.7、1525.1 kWh，两者相比发现清洗前 1 号逆变器发电量较 2 号逆变器发电量高出 2.2%，平均每天多发电 2.24 kWh；光伏组件清洗后 1 号、2 号逆变器所连接光伏组件发电量分别为1558.2、1623.4 kWh，两者相比发现清洗后 2 号逆变器连接光伏组件发电量较 1 号逆变器高出 4.1%，平均每天多发电 4.01 kWh。据此测算，采用人工水洗清洗方式，除尘率可达 86.3%，清洗后该电站平均每天可多发电 6.25 kWh。
于西北地区而言，干燥缺水、风沙大等原因，大量的光伏组件积灰严重，于华南、华东等地区而言，大量小型工厂分散分布，而且粉尘性工厂居多，也导致光伏组件积灰严重，严重影响光伏发电企业的效益。以 5 MW 光伏电站为例，选择及时有效的清洗措施，1年可为企业创造约 80 万元的收益，相当于电站多发电1个月。
（2）清扫机器人和自清洁：
根据对在深圳市盐田区某办公楼的工商业分布式的对比实验：选取了两个各1.8KW 的太阳能光伏阵列进行对比试验，其中一个清扫机器人，可以定期定时清洁太阳能电池表面，另一个未安装清扫机器人或人工清洁系统（无清洁系统），利用降雨等环境因素自洁。
从这段期间总的发电量来看，自动清洁系统的发电量为343.1kWh，无清洁系统的发电量为330.17kWh，自动清洁系统的发电量比无清洁系统的发电量多3.92%。
图4-2 动清洁系统与无清洁系统逐日发电量
图4-3 自动清洁系统比无清洁系统逐日多发点的百分比图
在雨季（8月和9月），自动清洁系统比无清洁系统多发电2.5%，而在旱季（11月，12月，1月和2月），自动清洁系统比无清洁系统多发电4.4%。由此可以看出在雨季，自动清洁系统与无清洁系统光伏发电相差很小，而在旱季，自动清洁系统的发电量要优于无清洁系统，由此可见在旱季采取光伏板清洁显得很有必要。
由图4-1，4-2可以看出，自动清洁系统每天发电量最大比无清洁系统多0.9度，多大约13%的发电量，由于降雨等原因，监测这段时间内，自动清洁系统比无清洁系统发电量多 4%左右。
5 经验建议
通过上文的描述和论证，清洗系统的确可以有效的保证发电量，提高工商业分布式的收益，光伏电站不完全是“靠天吃饭”，是非常有主观能动性的。
另外在设置清扫周期的时候，可以利用雨季的优势，在雨季的时候清扫周期适当延长，而在旱季的时候，适当缩短清扫的周期，这样可以实现经济效益的最大化。
在持续巡检的过程中，隆基分布式服务光芒照万家技术团队发现，因积灰影响发电量的电站占比相对较高，并且给业主提出来合理的改进建议，业主们也对隆基持续开展这样的技术服务活动表示感激。
“加强系统体验 创造增值电站”是隆基分布式服务光芒照万家活动开展的核心意义。隆基将持续为用户提供最满意的产品和服务，“高效率、高可靠、高收益”的领先产品和完整的质量保障和服务体系，为合作伙伴带来非同寻常的市场反响和用户体验，让分布式客户体验到高品质产品和增值服务带来的价值回报！
