摘要：随着我国光伏产业的发展，政府颁布系列扶持光伏产业的相关政策，利用太阳能发电迎来广阔的发展前景。为了提高光伏组件及系统的发电量及经济效益，需要对光伏组件进行及时清洁。太阳能光伏组件表面积灰污染影响其发电效率，然而清洁光伏组件又增加发电成本，通过对同类型清洁和未清洁的光伏组件发电成本的对比分析，得出清洗后光伏组件日等效小时数平均得到了提高，经济效益明显。
关键词：光伏发电；积灰；经济性
中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）35-0195-02
作为最丰富的可再生能源，太阳能具有取之不尽、用之不竭、没有污染、没有消耗、没有任何有害物质的排放等优点，是最为洁净的清洁、环保、绿色能源，因而得到我国政府的大力推广与扶持。太阳能光伏产品具有无噪声、安全可靠、无污染，没有机械转动部件，维护方便，故障率比较低，可以无人值守等优点。光伏电站的建站周期短，规模大小随意，无需架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合，这些都是常规发电和其它发电方式所不及的。
一、我国光伏发电效益分析
2013年中国光伏发电新增装机容量达到了12WG，同比增长232%，占2013年全球光伏发电新增容量31.2%。中国已经超越德国成为全球最大的光伏市场。《新能源振兴规划》明确指出，到2020年中国光伏发电的装机总量将达到2000万千瓦，同时《可再生能源法》明确指出国家鼓励和支持可再生能源并网发电，要求电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量。
随着智能电网的大规模集中建设，新能源发电并网技术的日渐成熟，分布式发电大规模并网有望得以实现。分布式发电一般是指将相对小型的发电装置分散布置在用户（负荷）现场或用户附近的发电/供能方式。与传统的集中式电源远距离输电方式不同，处于配电侧的分布式发电，除具有高效、灵活、环保等优势外，还因其小范围近距离的供电方式，提高了多方利益主体的经济效益。分布式能源具有低能耗、高能效、低排放、高节能潜力等优势，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时它与大电网互为备用使供电可靠性也得以改善。最近几年，分布式发电已经引起了国内产业的关注，并陆续有一大部分分布式电源投产，并取得了显著节能效果。
由于与建筑物直接结合，分布式光伏发电省掉了地面并网光伏电站的征地费用以及大规模并网光伏必须的送出线路建设，因此参照目前光伏组件约4.5元/瓦价格，计算中考虑分布式光伏发电造价成本为9元/瓦。经济性测算采用投资项目常用的内部收益率（IRR）测算法，具体指项目投资实际可望达到的收益率。实质上，它是能使项目的净现值等于零时的折现率。
采用分布式光伏发电用于居民自用时，整体收益由于居民自用电价格较低，有补贴情况时整体收益率可以达到全投资9.11%，资本金内部收益率10.98%。而分布式光伏发电用于一般工商业自用时，基准电价与补贴电价共1.4元/千瓦时，经测算每年电费收入约140万元，全投资内部收益率16.09%，资本金内部收益率37.83%，年均电费收入达到140万元。因此，光伏发电对于一般企业投资具有一定的吸引性。
从目前来看，我国光伏产业的发展离不开政府各项有力政策的支持，随着科学技术的进一步发展及能源消耗的降低，也在一定程度上能降低光伏发电的成本，取得一定的经济效益。
二、提高光伏电站经济效益的策略
为了提高光伏系统发电效率，可以从提高核心部件性能和改善运行环境两方面着手。由于气候、环境等因素的影响，导致太阳能组件表面容易积灰，而“灰尘”是影响太阳能光伏发电系统效率的一个重要的因素，多晴少雨的天气有利于光伏发电，但随之而来的影响是组件表面积灰多，因此必须对太阳能组件进行定期的清洁。太阳能光伏清洁技术是提高系统发电效率的有效途径。
对于中国西北地区的光伏电站，灰尘遮蔽是影响发电量的重要因素，西北地区干旱缺水，风沙很大，组件受到灰尘遮蔽的情况严重。灰尘遮蔽会减少组件接收的光辐照量，影响系统效率，降低发电量；局部遮蔽会引起热斑效应，造成发电量损失，影响组件的寿命，同时造成安全隐患。
1.清洁光伏组件
灰尘遮蔽会严重影响组件的输出功率，进而会减少电站的发电量。光伏电站的运行维护过程中，清洁技术的使用可以使产品达到国家环保标准，使得企业在竞争中有更强的竞争力，并且还可以降低使用成本。为了减少灰尘遮蔽的影响，需要对组件进行定期清洗。应该结合光伏电站的环境和气候特点、预测发电量和清洗费用，制定经济性最佳的清洗方案，即清洗组件带来的发电量增益与清洗组件的费用相比收益最高。
然而，清洁光伏组件需要消耗人工以及用水费用等，下面通过对同类清洁和未清洁光伏组件发电成本的经济性对比分析比较确定光伏组件清洗的最佳周期。下面以某光伏电站运行情况为例进行说明。
根据多年光伏电站运行经验，某光伏电站全年最大发电小时达1090小时，辐照度最大时接近1000W/m2，发电最好时机一般在6～9月份。为不影响发电量，保洁工作一般在春秋季进行。
光伏电站装机容量为8.26875MWp，太阳能组件数量33620块，组件大部分采取平铺安装方式（钢结构屋面），只有少量的混凝土屋面安装角度为11度。对于平铺安装的组件，即使下雨过后，组件表面仍残留灰尘，影响组件发电效率。图1和图2为平铺电站组件积灰情况以及清洗保洁后的情况。
2.光伏组件清洁前后数据分析
光伏电站共两期分别安装了容量为1.4016MWp（以下简称“电站1”）和8.26875MWp（以下简称“电站2”）的光伏电站，同一厂区在辐照度上趋于相同，取电站1和电站2为对比样本，分析组件清洁效果。
组件清洗时间为：10月10日开始清洗，10月18日清洗完成。清洗后至10月31日首次下小雨，下雨之后对组件的清洁度有影响，所以对比的时间段取10月1日至10月30日。对比指标为日等效发电小时（日等效发电小时=日发电量/装机容量），等效小时差=电站2子站日等效发电小时-电站1子站日等效发电小时。
电站2与电站1等效发电小时平均差值：清洗前（10月1日- 10月9日），等效小时发电平均差值-0.03，电站2稍小于电站1；部分清洗（10月16日- 10月17日），等效小时发电平均差值0.09，电站2微大于电站1；大部分清洗（10月1日- 10月9日），等效小时发电平均差值0.25，电站2明显大于电站1；刚刚全部清洗（10月18日- 10月22日），等效小时发电平均差值0.28，电站2明显大于电站1；全部清洗五天后（10月23日- 10月30日），等效小时发电平均差值0.06，电站2略大于电站1。
可以看出，清洗前电站1与电站2的效率大致相等，从10月10日，清洗组件开始，电站2的发电效率开始明显高于电站1。随着清洗组件的增多至完成，效率逐渐增大，同时，随着清洗后时间的延长，由于合肥地区的环境污染，其等效发电小时差值在逐渐缩小。
3.组件清洁后经济效益分析
电站2子站清洗组件所提高的发电量=提高等效小时*子站装机容量，部分结果如下：10月21日提高等效小时0.16，提高的发电量1363.6；10月22日提高等效小时0.11，提高的发电量920.4；10月23日提高等效小时0.13，提高的发电量1111.7；10月24日提高等效小时0.08，提高的发电量679.5；10月25日提高等效小时-0.04，提高的发电量-293.5；10月26日提高等效小时-0.02，提高的发电量-143.9；10月27日提高等效小时0.14，提高的发电量1147.2；10月28日提高等效小时0.13，提高的发电量1057.3；10月29日提高等效小时0.12，提高的发电量969.3；10月30日提高等效小时0.05，提高的发电量419.2。
清洗组件后，至10月31日下雨前共提高发电量25520千瓦时。电价按0.68元/千瓦时，清洗组件增加的收益17353.6元。
本次组件清洗的费用计算如下：组件33620元，组件表面积为54968.7m2，人工费0.24428元/m2，清洗费用为54968.7*0.24428=13427.6元。消耗水量约为2100吨，水费用为2100*2.65=5565元。清洗组件收益为17353.6-13427.6-5565=-1639元。
通过以上分析可知，本次保洁明显提高了组件发电量（57398.7千瓦时），但保洁过程中也发生了一些费用，致使近半个月产生的经济价值相比发生费用为负盈利1639元。从近几日的发电数据看，电站2子站保洁后仍在提高发电效率，明显高于未保洁的美芝、日立、东风机电等平铺电站。
因此，保洁工作总体上是盈利的，另外，及时清理组件上的积灰也有利于提高组件的使用寿命。通过光伏组件清洁工作分析，也为后期保洁工作确定合理的周期提供依据。根据保洁产生的经济效益，对于组件平铺安装的光伏电站在春秋冬季保洁周期宜为两个月一次较为合理。
三、结束语
在光伏电站运行过程中，灰尘的遮蔽对设备产生较大影响。灰尘堆积会导致光伏组件的发电量减少，光辐射强度降低，另外，还会产生热斑效应，产生安全隐患，在运行中需要引起足够重视。随着光伏组件的定期维护与清洗，会在一定程度上提升电量产出，带来较好的经济效益。科技是第一生产力，作为光伏产业中不可缺少的重要部分，太阳能光伏清洁技术必将提升光伏产业的产能，持续提高经济效益。
在光伏电站的运维过程中，应根据光伏电站的预测发电量、电站场址的灰尘沉积速度和组件清洗成本确定最佳的灰尘遮蔽容忍值，以此经济性最佳的清洗方案，提高电站的发电量。对于组件的清洗方法和要求，要参照技术部门提供的组件清洁维护技术规范书，需要特别强调的一定要避免组件局部清洗不净。另外由于目前清洗成本较高，使得最佳遮蔽容忍值较高，因此寻求与专业化的清洗公司合作，降低清洗成本和风险，是目前提高发电量的重要方向。随着科技的进步，尤其是清洁技术的进一步发展及成本的降低，光伏产业必将迎来新的发展机遇和前景。
参考文献：
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[3] 曾鸣，程俊，钱霞，刘宏志，薛松. 分布式发电竞价上网市场交易机制研究[J].华东电力，2012，40（1）：1-4.
（责任编辑：孙晴）
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