为光伏电站除尘洗澡
发布时间：2014-11-10 来源： 中国科学报
本文摘要：我国的地面光伏电站主要集中在西北地区，这些地区太阳能资源十分丰富，都属于太阳能辐照一类地区，全年日照时数3200小时以上。
“我们的设备对光伏电站组件的清洁效率是同类技术的1.5倍，不仅没有复杂的转动结构，而且在西北风沙环境下磨蚀速度慢，故障率是同类技术的25%。”
以上是在今年6月的“创启未来”国际青年科技创业大赛上，来自海淀创业中心创业谷一支团队的答辩词，他们由中国科学院寒区旱区环境与工程研究所（以下简称寒旱所）的孙家欢博士、中科院生态环境研究中心的崔永琴博士、美国佛罗里达大学的许智华硕士等人组成，并最终凭借大型光伏电站组件清洁装备项目获得总决赛初创组三等奖。
如今，这支创业团队已经在海淀创业园安家落户，并成立了北京绿能嘉业新能源有限公司（以下简称绿能嘉业），希望在未来2～3年之内成为国内光伏电站清洁领域的领跑者。
污垢影响发电量
光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏发电系统装置由太阳能电池经过串联后进行封装保护，从而形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件共同组成。
对于大型光伏并网电站的运营，发电量是至关重要的指标之一。而影响发电量的因素除了逆变器、变压器、电缆等设备的损耗外，还有空气中灰尘或其他杂物，这些污垢覆盖于太阳能电池组件上，将对发电量产生重大影响。
绿能嘉业创始人之一，寒旱所博士王敏向《中国科学报》记者例举了这样一个例子，就一家20兆瓦的太阳能光伏电站而言，年发电量预计2000多万度，按政府每度电补贴1元计算，年收益可达2000多万元。然而，这只是理想状态的收益率，事实上因无法彻底解决太阳能电池组件清洗问题，由此造成的损失每年至少在200万元以上。
来自绿能嘉业创业团队的调研结果显示：一般情况下，对于3个月没有清理的太阳能电池组件来说，会有高达5％的输出功率损失。而在位于恶劣环境下的太阳能电池组件在20天没有清理的情况下，损失大约会达到12%。
我国的地面光伏电站主要集中在西北地区，这些地区太阳能资源十分丰富，都属于太阳能辐照一类地区，全年日照时数3200小时以上。同时西北地区的自然环境也比较恶劣，尤其是春秋季节沙尘暴天气严重影响了光伏系统的发电。
如何高效地给太阳能电池组件除尘，成为困扰着各大光伏电站的一个问题。
高效的解决方案
当前，针对光伏电站的除尘，分别采取人工、高压水枪、喷淋系统等清洗方案。
王敏指出，我国光伏电站所处地区春秋季节沙尘暴，夏季暴晒，冬季极寒，均不利于人工野外运维工作，并且光伏电站建设区域远离城市与乡村，劳动工人匮乏，工人职业素养偏低，难以保障光伏电站清洁和运维需求。
另外，西北地区面临严重缺水，以最节约水的人工清为例，清洗太阳能电池组件类似于擦玻璃，虽然成本低、节约水，清洗一次10兆瓦电站需要耗水10吨。如果采用喷水机器，带来的耗水量将成倍增加。这些方案不仅清洗效果并不好，甚至会损害太阳能电池组件。
绿能嘉业创业团队为解决光伏电站沙尘的问题，采用柔性滑动摩擦、模拟自然降雨的技术，以实现快速高效的清洁光伏电站。王敏说：“我们的解决方案只需一个人、一台机器，不仅操作简单，司机按动一个按钮就可以完成清洁，而且不会造成传统技术带来的电路板短路现象。”
绿能嘉业同自主研发设计，已经生产出3台光伏电站组件清洁装备。据王敏介绍，该设备的创新主要性在于两点：原理上摒弃高速转动的滚动摩擦，改为柔性的滑动摩擦；结构上摒弃耗能较高的扇形喷水口，而改用耗能较低的多点出水即由点成线，再由线成面的结构。
目前，这套光伏电站组件清洁设备不仅成功获得专利，还在武威光伏电站试运行，效果不错。
轻资产运营模式
“最初的设想源自2009年我们在光伏项目中的一个发现，光伏组件的清洁成为客户的痛点，而现行的方案又无法完全满足需求，那么我们能否解决之。”王敏告诉记者，“这几年我们一直处于努力攻关状态。”
今年，王敏带着团队研发成果来到北京的海淀创业园，在与园区创业导师的多次交流沟通后，诞生了绿能嘉业，公司主要针对沙尘对大型光伏电站发电量的影响，为光伏电站组件提供清洁设备设计制造、智能监控、故障诊断等系统开发，以实现提高光伏电站发电量的目的。
“我们的大型光伏电站组件清洁装备生产成本仅为国外同类产品成本的30%，是国内同类产品成本的60%。”王敏指出，绿能嘉业未来的计划是实现全球运营。
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