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光伏电站受“灰尘”困扰?新型涂层技术来解难

来源:每日科技    发布时间:2014-07-14

  小小的灰尘竟能导致我国太阳能光伏发电项目每年损失数亿元。这并不是杞人忧天,而是事实!据了解,我国太阳能发电站因受到粉尘等污染,导致太阳能电池板的发电效率下降,所造成的巨额损失正日益引起业界的关注。

  而在此前举行的“6·18”海峡项目成果交易会上传来消息,泉州企业与来自白俄罗斯的专家欲牵手研发可“抗污”“增强转化率”的太阳能电池板涂层。这到底是怎样的一种技术,会对太阳能光伏发电产业带来怎样的影响?

  1 太阳能发电一年被灰尘“吞掉”2.5亿元

  太阳能电池板的洁净程度对发电效率的影响究竟有多大?我们举一个例子来说明。

  陕西榆林某20MW太阳能光伏电站,该电站的占地面积约700亩,总投资大概2亿元。当初设计年发电量2000多万度,按政府每度电补贴1元计,年收益可达2000多万元。但这只是理想状态的收益率,事实上,因为无法彻底解决电池板清洗问题,电池板的实际发电效率由23%~25%下降到17%~18%左右,由此造成的损失,每年至少在200万元以上。

  显然,遇到“灰尘”难题的不仅只有榆林这一家发电站。据了解,我国绝大多数太阳能发电站都或多或少受到这个问题的困扰。数据显示,2012年,我国光伏产业发电量达到2吉瓦(1吉瓦等于10亿瓦),而这也意味着2012年我国太阳能发电行业因为灰尘造成的损失高达2.5亿元。

  事实上,小小的灰尘一直是降低太阳能电池板发电量的致命问题,即便是代表顶尖科技的太空探索也无法避免地受到这一问题的困扰。

  美国“机遇”号空间探测器刚开始火星探测任务时,1.3米的太阳能电池板每天可以提供900瓦时的电能,然而到2010年6月,随着太阳能面板沾上火星灰尘,每天提供的电能降到了500~600瓦时,NASA(美国宇航局)不得不尽量让两台火星车停靠在朝南的斜坡上,让它们可以“晒”到更多的太阳光。

  2 人工、机械清洁成本高昂

  面对巨额经济损失,任何太阳能发电厂经营者都不可能无动于衷。为保证正常发电,一般发电站每月都要对电池板进行一到两次的清洗。据记者了解,当前太阳能电池板清洗的主要方式分为人工水洗和工业清洗设备冲洗,但其清洁的难度与成本,却让原本就成本高启的太阳能光伏发电产业不堪重负。

  还是以上面那家榆林20MW太阳能光伏电站为例,如果采用人工水洗,要保证这样规模的电站的所有电池板时刻清洁,至少需要20名清洗工人不间断工作。费时费工费钱不说,工人要在垫高的太阳能板上爬上爬下,不仅危险系数颇高,而且脆弱的电池板难以长时间承受人的体重,容易损伤。

  那么工业清洗设备是否能有效解决这个问题呢?调查显示,按照通常设计标准,每10MW电站配套工业清洗系统最少需要一次性投资几百万元,可谓数额不菲。而且工业清洗很难保证清洗得干净彻底,一旦留下死角,就有可能引起“热斑效应”等严重后果。据业内专家介绍,未被清洗边角部分电池板会由发电单元变为耗电单元,被遮蔽的光伏电池会变成不发电的负载电阻,消耗相连电池产生的电力,造成发热,这就是“热斑效应”。此过程会加剧电池板老化,减少光电转化率,严重时会引起火灾。

  即使光伏电站舍得花大价钱清洁电池板,还有些先天性的“硬件”缺失难以解决:由于我国光照分布情况,我国有大量光伏电站建设于西部戈壁滩和沙漠地带,这些地区的共同特点就是“缺水”,在这种水比油贵的区域频繁花费大量水资源来清洗电池板,显然不太现实。

  3 新型涂层为电池板穿上“防污服”

  太阳能电池板清洁成本高昂,难度颇大,那是否还有其他手段可以解决太阳能电池板的清洁难题?带“防污”功能的太阳能板特殊涂层是目前国际上的研发重点方向之一。

  前不久刚刚闭幕的“6·18”海峡项目成果交易会的福建-独联体技术转移专场对接会上,来自泉州的文创科技股份有限公司(以下简称文创科技)与白俄罗斯国立戈梅利大学签订了项目合作意向书,欲携手研发特殊太阳能光伏涂层技术,而该涂层技术最引人关注的就是其“防污”的特性。

  据文创科技负责人陈志刚介绍,作为太阳能光伏产品制造商,太阳能电池板的“防污”难题他们也早有关注,但一直也没找到合适的解决方法。直到今年年初,在泉州市科技局的牵线搭桥下,文创科技的代表到广东-独联体国际科技合作联盟洽谈项目合作事项,在独联体的项目推介中,一项太阳能电池板的涂层技术吸引了文创科技代表的目光。

  “据白俄罗斯专家介绍,这款涂层能够有效排斥污染物,对太阳能电池板起到屏障保护的作用,可降低其维护和运营的成本。同时不阻碍太阳能电池板吸收阳光的能力,甚至还能进一步提升电池板的光电转化率。”据陈志刚介绍,此前美、英等国就有相关技术推出,不过成本较高,而白俄罗斯的技术目前也还处于实验室阶段。此次文创科技与白俄罗斯国立戈梅利大学签订的是项目合作意向书,白俄罗斯专家目前正在抓紧对该项目作进一步实验论证,以提供更为详实的实验数据。一旦该涂层技术的抗污性能和提高光电转化率的能力得到数据支撑,且其成本达到商用的低成本标准,文创科技将与白俄罗斯方面合作,对这一技术进行深度开发。(每日科技)