在一些光伏電站運行過程中，運維人員忽視了光伏組件表面的積灰，使得透光率降低，結(jié)果光電轉(zhuǎn)換效率降低，這大大影響了光伏組件的輸出性能。因此，研究積灰對光伏組件輸出性能的影響與確定實際光伏組件清潔周期存在重大的意義。近年來國內(nèi)外一些專家與學(xué)者對積灰影響光伏組件輸出性能進行了一系列的研究。

本文根據(jù)光伏工作原理建立光伏電池模型，結(jié)合ADEL A. Hegazy的擬合曲線， 建立光伏組件表面積灰對光伏組件輻照度影響模型，仿真分析在不同積灰濃度ω 下光伏組件的輸出性能， 并結(jié)合某研究院30 kW 光伏工程進行實例研究， 擬得到該光伏工程的清潔周期與清潔方法。

1 太陽能光伏電池模型

光伏電池是利用某些材料受到光照時而產(chǎn)生的光伏效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能的器件。光伏電池的等效電路如圖1所示。

圖1 光伏電池等效電路

圖1 中Iph 為光生電流; Id 為二極管結(jié)電流;Cj為結(jié)電容; Rsh 為并聯(lián)電阻( 阻值較大， 數(shù)量級為103Ω);Rs為串聯(lián)電阻(阻值較小，小于1 Ω) 。

根據(jù)電路原理和SHOCKLOY 的擴散理論可得光伏電池的I-V 方程：

式中：I0 為反向飽和電流(數(shù)量級為0.1 A);q為電子電荷(1.6×10-19C) ; n 為二極管因子(取值范圍1~5); k 為波爾茲曼常數(shù)(1.38×10-23 J/K);T 為絕對溫度。

2 光伏組件表面積灰對輸出性能影響仿真分析

根據(jù)ADEL A. Hegazy 等人得到的灰塵沉積和透光率降低的擬合公式：

式中： τ為積灰光伏組件的透光率; τclean為干凈光伏組件的透光率; erf(x)為高斯誤差函數(shù)。

圖2 不同積灰濃度下光伏組件的P-V 圖

由公式2可知，光伏陣列表面積灰越多，積灰光伏組件透光率越低，對光伏組件的輸出性能影響越大。設(shè)置積灰濃度從0逐步增加到4g/m2，仿真分析光伏組件的輸出性能如圖2所示。由圖2可知，隨著積灰濃度的增加，單體光伏組件最大功率點數(shù)值明顯下降，下降幅度分別為7.51%、13.27%、18.16%、22.24%。