朱小庆:探究光伏组件防尘解决方案

来源:发布时间:2015-09-10 00:10:59

2015年9月8日中国能源峰会在北京顺义国展新馆举行,3M中国有限公司可再生能源部的朱小庆在2015中国光伏技术与装备论坛上做了题为“3M光伏组件防尘解决方案”主题演讲。

  3M中国有限公司朱小庆先生正在演讲

以下是演讲实录:

朱小庆:今天我讲的内容是组件的防灰,安装的过程当中有一个很大的问题,大家都意识到,都了解到了灰尘的问题。这是今天大致的内容。首先,介绍一下我们公司,来自3M中国有限公司,总部是在美国的明州,成立1902年,3M公司是比较注重研发的一个公司,我们把销售额的5%用于很大的投入,第二、这也是可再生能源这一块首先在中国是很大的一个市场,另外在中国也投入了很大的资金和资源。

关于3M在太阳能这块的解决方案,主要列了一个我们主要的方案。第一、刚性组件,主要还是在晶硅,相对产品更多一些,后面会有解剖图。柔性组件我们也提供一些解决方案。另外,光热我们有一些产品。但是,总的来讲,最主要部分还是在晶硅的刚性组件,这是我们在晶硅组件上面一个整体的解决方案。大家可以看到,我们提供的可能除了玻璃的本身,比较无机的材料,其他材料我们都有提供,或者有类似的解决方案。

今天我们其实主要讲的内容还是在功能的涂层这一块。关于整个光伏组件,在全球2014年整个安装量超过180多千瓦,2015年200GW应该非常轻松的。在中国的安装,我们可以看一个数据,右边那个表格是从国家能源局截的今年3月份的数据,中国各省的安装量,前几大安装省份,甘肃、青海、内蒙古,如果把新疆跟兵团加上去,可能第三名会是那部分,但是总的差别不会特别大,基本上是这样一个排列。大家可以看到,我们拿中国这个地方距离,实际安装的这些区域来讲,其实可以看到,分布式首先是很少的,如果说地面电站其实基本上都在一些比较荒漠一些的地方,比较荒凉一些地方,那些地方相对来说通常比较大,我们去实际电站看,也看得出来,可能有一些维护的比较好的,或者清洗的频率比较高的,可能外面看起来还好。有些如果清洗的频率比较低的电站,外面明显可以看到灰。

关于对灰尘这块的影响,灰尘在组件上的累计比较明显,上面图是类似模拟的数据,左上方那个表格是根据积灰的程度,现在我们看积灰,基本以积灰的密度讲的,就是单位克/米,横坐标是积灰的密度,纵坐标是关于透光率的影响,后边是拿不同的灰,也是这样一个比较。其实灰尘对于铅版这个材料,透光率非常大。

前面是我截的电站的数据,很多类似实验性质,放在那里,时间有长有短,两周的也有,一个月的也有,几个月的也有,看IC的变化。横坐标包含的内容比较多,有涉及到安装的角度,除了带追踪器,可能没有这个考虑。铅版会涉及很多材料,现在对于铅版有很多考量,考量有不同的铅版材料,但是其实现在看上去,可能效果都不是那么好,对灰尘可能是更不好的因素。

回到这张图,看到不同的实际,大概这样一个时间段出来的一些组件,它的电流下降的比例有些是非常惊人,可以看到高可能能达到40%,这其实是非常大的一个现象。


影响积灰的因素有很多。第一、组件的安装,它的朝向跟安装角度,安装角度肯定越垂直,积灰更不容易,如果是平装的,像屋顶这种肯定最容易积灰,右边这个图,列举了一下研究的文献里面提到的不同的安装角,不同的安装朝向对于积灰的影响,可以看到大概的差别。另外,系统的安装形式,类似追踪器的效果,不管单轴还是双轴,文献里面提到两个方面,追踪系统本身积灰可能更严重一点,但是这一块可能还要再研究一下。另外,追踪的这块系统,可能对于防灰有一些帮助,比如类似出沙尘暴的时候,可以把组件的朝向做一些变化,如果到晚上,也可以把组件的方向做一个变化,这样晚上基本上没有积灰。另外有些环境沙尘特别大,肯定影响比较大,对于湿度,其实累计沙尘有一定的坏处。

改善积灰这一块,针对与我们看到的一些实际的情况来看,追踪器的系统,一个就是在灰尘比较出沙暴的时候做一个处理,或者晚上的时候做一个处理。铅版的材料也做了类似的研究,但是现在可能看上去没有找到比玻璃更合适的解决方案,至少现在我看到的报道是没有看到有这么好的一个解决方案。另外,铅版的功能组成,我相信大家可能也听过类似的。这里面提到积灰的解决方案,其实不是矛盾,不是只选取其中一个,就不需要别的,其实可以有机的结合在一起。

这是我们对于积灰的理解,后面提到的吸附这一块也是很大一部分,类似颗粒的摩擦,可能会带有一些静电,静电可以让灰更难去除。可能西部电站涉及到的化学物质相对比较少,但是工业区涉及到很复杂的灰,类似湿度的问题。组件表面有了灰也会发生形态的变化。清洁主要有两个过程,一个是自然的风吹,还有雨的清洗的作用,火油人工维护。我们设计产品,很难说设计一款产品,让它适用于所有的范围,所以我们设计第一代的产品来讲,主要是中间的这一块,我们适的特点,更倾向应用于比较干燥,灰尘比较大的地方。右边是我们做的一些样板,或者案例,后面有数据的分享。

这是我们除尘设计笼统的一个方面。第一、纳米结构,能够让灰尘接触的面积更少一些,基本上比如面积有些东西帖在一起,可能接触的面积达,如果是微观除尘,结合的面积比较小。第二、亲水,就是我讲的经典,也是很容易导致一些加剧吸附的作用,如果表面有很好的吸水性,可能会把经典去除掉,导电效果更好。第三、超过亲水表面,亲水表面如果非常亲水,类似像这种接触角,可能这个过程当中就会把灰给带走。

后面介绍一些我们实际的户外案例。第一部分,我们自己在研发中心的楼里做的一个小型的电站,包括有一些数据的收集的系统去做的。两种类型的组件,一个是基准的组件,没有抗灰的涂层,另外做的抗灰的涂层,原始数据比较类似的情况下,可以看到发电的差异,当然这个发电基本上在2%以上。但是,这个应用,我们的研发中心在上海,这个工况其实相对来说不是一个我们更推荐的一个工况,但是因为当时涉及到一些数据收集的便利性的条件,我们选了这样一个环节,所以产品设计我们推荐用于一些更干燥,灰尘更大的地方。即使这个地方,我们也看到比较大的功率的提升。

第三、我们做的玻璃,三种玻璃,一个是空白的玻璃,还有另外一种镀膜的,做透光率的变化。我想讲的第一个部分,就是我这儿标在这里的,是一个少雨的季节,其实灰相当于重复的累积,一直累积,上面除了防灰涂层,跟另一个涂层比差别还是很明显,大概有3%的变化,这个时间基本上也就一两个月的时间。

接下来这张图,我们前面提到很多类似亲水这块的作用,中间这个过程经历一场比较大的雨,我们采数据的时候,很多灰都给清走了,但是即使在这样的过程当中还是有差异的。我们除了这个涂层的玻璃感觉表面还是比较洁净,但是这个上面有一些类似像屋顶的东西,这个是我们在一个实际的屋顶的项目上,分成两边,左右两边用不同的。左边是我们做的一个项目,可以看到在一段时间以后,但是它屋顶其实很少清洗,可能自然的雨的过程更多一些,雨或者风的过程更多一些,这个安装角是很小的。可以看到左边的玻璃相对比较洁净,右边的玻璃还是比较单薄。

第三、我们跟沙特的一个大学做的一个合作研究,把我们这个涂层涂到一个组件上跟空白组件做一个对比,那边的环境相对来说可能跟我们推荐的环境类似一点,像沙漠这种类似的地方,灰比较干燥,灰也比较大。这些数据看起来,大概的数据差不多累积了快有一年的时间,起起伏伏的,但是基本上平均值也差不多有2.5%折算一个水平。

我今天讲的部分主要就是这些,我们也很希望,这个是一个我们比较新的一个产品,我们希望跟包括组件制造商、运维方,或者电站的拥有者一起做更多事情验证这一块。我们现在可以看到,包括组件制造商,提高组件的功率,或者电站效率做了很多努力工作,但是一个不容忽视的问题,在电站里面,可能积了一层灰,把所有工作都抹煞掉了,所以这一块还是值得大家重视,谢谢大家!

责任编辑:solar_robot
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