本书研究了太阳能光伏发电系统清洁技术现状,主要内容包括太阳能资源开发现状、光伏产业规模及节能减排潜力、太阳能发电形式与组件类型、光伏系统清洁方法、灰尘特性、灰尘颗粒黏附机理、电池板表面灰尘清洁机理、试剂选用与评估、清洁与光伏组件寿命。
高德东男,1980年11月生,山东荣成人,工学博士,教授,主要研究方向包括:光伏系统运维技术、计算机辅助医疗工程和制造业信息化等。□014年入选青海省第九批自然科学与工程技术学科带头人,□016年入选青海省高端创新人才“****”拔尖人才,□0□0年入选青海省昆仑英才高端创新创业人才―领军人才,□018年获得第九批青海省高等学校骨□□□称号,发表期刊和会议学术论文60余篇。主要教育和工作经历如下:教育经历□011年9月至□017年3月 浙江大学机械工程学院, 机械电子工程,获博士学位;□004年9月至□007年1月 清华大学精仪系,机械电子工程,获硕士学位;□000年9月至□004年6月 青海大学机械系,计算机科学与技术,获学士学位。工作经历□007年3月至今 青海大学机械工程学院,助教/讲师/副教授/教授;□009年9月至□010年6月 清华大学/密歇根大学,访问学者。王珊女,1983 年□ 月生,河北保定人,工学硕士,副教授,主要研究方向包括:光伏清洁技术、材料表面处理等。□016 年获得青海省小岛奖,发表期刊和会议学术论文 30 余篇。主要教育和工作经历如下:教育经历□009年9月至□01□年7月 青海大学机械工程学院,材料学,获硕士学位;□001年9月至□005年6月 燕山大学材料,材料科学与工程,获学士学位。工作经历□005年9月至今 青海大学机械工程学院,助教/讲师/副教授。孟广双男,1987年06月生,河北唐山人,硕士研究生,讲师,主要研究方向包括:光伏清洁技术、机电一体化技术等。□018年获得唐山市凤凰英才,主要教育和工作经历如下:教育经历□01□年9月至□015年6月 青海大学机械工程学院,机械电子工程,获硕士学位;□008年9月至□01□年6月 青海大学机械工程学院,机械设计制造及自动化,获学士学位。工作经历□015年6月至今 唐山工业职业技术学院自动化工程系,助教/讲师。辛元庆男,1990年3月生,青海民和人,工学硕士,工程师,主要研究方向包括:光伏系统运维技术、光伏组件及关键部件检测技术等,主要教育和工作经历如下:教育经历□01□年9月至□015年6月 青海大学机械工程学院,机械设计及理论,获硕士学位;□008年9月至□01□年6月 燕山大学机械工程学院,机械工程,获学士学位。工作经历□016年9月至今 青海省产品质量监督检验所,助理工程师/工程师□015年7月至□016年8月 黄河水电光伏产业技术有限公司,助理工程师□014年7月至□014年1□月 北京瑞柏泰克科技有限公司(实习),技术员
符 号 表
绪 论
0.1 从能源危机谈起 / 009
0.□ 太阳和太阳能 / 010
0.□.1 太阳的能量 / 011
0.□.□ 太阳能资源 / 01□
0.3 光伏产业规模及节能减排潜力 / 013
0.3.1 光伏产业规模 / 013
0.3.□ 节能减排能力 / 015
0.4 清洁维护的重要性 / 016
0.5 本书结构 / 018
□□章 太阳能发电形式与组件类型
1.1 太阳能发电技术概述 / 0□0
1.1.1 太阳能光伏发电 / 0□0
1.1.□ 太阳能光热发电 / 0□1
1.□ 光伏发电组件构成 / 0□□
1.□.1 非聚光太阳能电池 / 0□□
1.□.□ 聚光太阳能电池 / 0□5
1.3 光伏组件安装方式 / 0□7
1.3.1 固定式安装方式 / 0□7
1.3.□ 跟踪式安装方式 / 031
1.3.3 光伏跟踪系统和
支架材料 / 037
1.3.4 光伏阵列基础工程 / 039
1.4 太阳能光热发电安装方式 / 040
1.4.1 槽式太阳能光热
发电系统 / 040
1.4.□ 塔式太阳能光热
发电系统 / 04□
1.4.3 碟式斯特林太阳能光热
发电系统 / 046
1.4.4 菲涅尔式太阳能光热
发电系统 / 048
1.4.5 4种太阳能光热发电
技术比较 / 049
1.5 光伏/光热电站对环境的影响 / 050
1.6 光伏/光热系统对清洁维护
的影响 / 053
1.7 本章小结 / 055
第□章 光伏系统清洁方法
□.1 人工清洁方式 / 056
□.□ 半自动化清洁方式 / 059
□.□.1 固定管道式清洁方式 / 060
□.□.□ 各类机械化清洁车 / 061
□.□.3 光热系统清洁车辆 / 069
□.3 自动化清洁方式 / 07□
□.3.1 依托支架运行的
清洁机器人 / 073
□.3.□ 阵列表面爬行机器人 / 080
□.4 组件清洁方式选择
和自清洁技术 / 086
□.4.1 组件清洁方式选择 / 086
□.4.□ 自清洁技术 / 087
□.5 本章小结 / 09□
第3章 灰尘的来源、成因、性质与影响
3.1 灰尘来源 / 094
3.1.1 柴达木盆地的降水量 / 094
3.1.□ 柴达木盆地的沙尘天气 / 096
3.1.3 风沙对电池板的
冲蚀作用 / 098
3.□ 光伏组件表面积灰成因 / 100
3.□.1 积灰的形式与沉积机理 / 100
3.□.□ 积灰的影响因素 / 103
3.3 灰尘颗粒特性分析 / 108
3.3.1 灰尘成分分析 / 108
3.3.□ 灰尘形貌与粒径分析 / 111
3.4 灰尘对光伏发电的影响 / 1□0
3.4.1 灰尘颗粒对电池板
受光面积的影响 / 1□1
3.4.□ 灰尘量对光伏发电
转换效率的影响 / 1□5
3.4.3 灰尘对衰减寿命的影响 / 131
3.4.4 灰尘引起的其他效应 / 133
3.5 本章小结 / 136
第4章 灰尘颗粒粘附机理
4.1 不考虑接触变形的力学分析 / 139
4.1.1 灰尘粘附的能量
角度分析 / 140
4.1.□ 灰尘在电池板上的宏观
分子受力 / 141
4.□ 经典接触力学模型 / 146
4.□.1 基于Hertz接触理论的
粘附接触模型 / 146
4.□.□ DMT接触理论 / 148
4.□.3 JKR接触理论 / 150
4.□.4 Maugis-Dugdale
接触理论 / 153
4.□.5 接触理论总结 / 156
4.3 基于弹簧阻尼的粘附接触模型 / 160
4.3.1 基于JKR接触理论的灰尘
与电池板的粘附模型 / 160
4.3.□ 弹簧阻尼模型 / 161
4.3.3 弹簧系数和阻尼
系数的确定 / 163
4.3.4 接触力计算方法 / 164
4.3.5 接触力分析 / 164
4.3.6 多灰尘颗粒粘附
接触模型 / 167
4.4 分形接触模型 / 168
4.4.1 单灰尘颗粒粘附力建模 / 169
4.4.□ 多灰尘颗粒粘附力估算 / 171
4.5 灰尘与电池板间的静电作用力 / 17□
4.5.1 “镜像”接触静电力 / 173
4.5.□ 双电层静电力 / 176
4.6 灰尘颗粒重力及合力作用 / 179
4.7 灰尘颗粒与电池板之间的
毛细作用力 / 183
4.8 灰尘粘附力测量技术 / 184
4.8.1 AFM测量技术 / 185
4.8.□ 微机械分离测量技术 / 185
4.8.3 静电测试方法 / 186
4.8.4 离心分离测量技术 / 187
4.8.5 激光分离测量技术 / 188
4.9 本章小结 / 188
第5章 电池板表面灰尘清洁机理
5.1 表面微颗粒物理清除机理 / 19□
5.1.1 灰尘颗粒清除方式 / 193
5.1.□ 灰尘颗粒清除运动方式 / 193
5.□ 高压水射流清洗机理 / 195
5.□.1 扇形喷嘴清洁过程 / 195
5.□.□ 水射流清洗力和
能量分析 / 197
5.□.3 水射流清洁效果 / □00
5.□.4 高压气流辅助清洁工艺 / □01
5.3 机械擦除实验研究 / □03
5.3.1 实验材料和装置 / □04
5.3.□ 清洁实验分析 / □05
5.4 毛刷清洁作用机理 / □1□
5.4.1 刷丝清洁力学建模 / □1□
5.4.□ 灰尘对刷丝的
作用力分析 / □14
5.4.3 清洁力大小分析 / □□3
5.5 柔性梁模型实验验证 / □□5
5.5.1 实验装置 / □□5
5.5.□ 压力实验验证 / □□7
5.5.3 清洁实验验证 / □□9
5.5.4 积灰条件下组件
效率计算 / □30
5.5.5 实验结果 / □3□
5.6 本章小结 / □35
第6章 试剂选用与评估
6.1 表面微颗粒的化学清除机理 / □37
6.□ 清洁过程中电池板发电功率
动态变化规律 / □39
6.3 试剂清洁实验 / □41
6.3.1 实验试剂 / □41
6.3.□ 太阳能电池板和
高压清洗机 / □4□
6.3.3 清洁实验结果 / □43
6.4 实验结果 / □45
6.4.1 实验数据分析 / □45
6.4.□ 回复时间和回复率分析 / □47
6.5 试剂清洁对电池板性能的影响 / □48
6.6 试剂残留与清洁方案 / □49
6.6.1 试剂残留影响 / □49
6.6.□ 清洁方案 / □51
6.7 本章小结 / □5□
第7章 清洁与光伏组件寿命
7.1 中国光伏组件报废预测 / □54
7.□ 运行□0年以上光伏组件
功率衰减研究 / □56
7.3 光伏组件故障类型 / □57
7.4 光伏组件性能衰减成因 / □59
7.4.1 封装材料老化衰减 / □59
7.4.□ 电池光致衰减 / □60
7.4.3 电势诱导衰减 / □61
7.5 清洁对光伏组件寿命的影响 / □64
7.6 本章小结 / □66
参考文献 / □67