卡塔尔、摩洛哥、美国干热气候光伏发电研究报告实证很重要

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在干旱炎热地区，风沙、高温、高辐射、粉尘等会极大影响光伏发电系统的发电量，推高电站的运维成本。卡塔尔、摩洛哥、美国等多个地区开展了“干热沙漠”气候条件下光伏系统的耐久性和可靠性研究，帮助光伏行业更好地预测“干热沙漠”下光伏组件的寿命沙漠”的气候条件。改进光伏组件的材料选择，帮助光伏制造商了解其产品的寿命保证。

早在2011年，卡塔尔政府就提出建立光伏试验场，评估当地气候条件对光伏系统的影响，帮助金融投资者确定光伏电站的寿命和性能。QEERI、卡塔尔环境与能源研究所、弗劳恩霍夫太阳能研究所在多哈卡塔尔科技园室外试验场对60多个光伏组件进行了为期六年的室外光伏系统性能和粉尘污染研究。

亚利桑那州立大学光伏可靠性实验室ASU-PRL在亚利桑那州“干热”气候条件下研究了1900个组件，发现不同组件的功率衰减范围为每年0.6到25。

2019年5月，摩洛哥穆罕默德五世大学太阳能研究中心公布了在摩洛哥半干旱气候地区拉巴特进行的为期两年的光伏阵列影响评估研究结果。

1研究结果——粉尘堆积的影响

卡塔尔环境与能源研究所的测试表明，组件表面的灰尘堆积是一个挑战。灰尘堆积导致光伏组件在倾斜角度为22时每月功率下降10-20%。在极端情况下，污渍会形成不透明、均匀的白色层，如图1左所示。然而，当降雨量大到足以溶解水溶性成分并冲走颗粒物时，雨水可以非常有效地去除这些灰尘（图1右）。然而，在卡塔尔，下雨是一种奢侈。测试现场经历了234天无雨后，从未清洗过的部件功率降低了70%。

亚利桑那州立大学的研究表明，玻璃/聚合物材料是组件功率下降的主要原因，表现在组件IV测试填充因子损失和短路电流下降。美国国家可再生能源实验室NREL报告称，组件退化率可高达4次/年。亚利桑那州立大学的研究结果表明，中位退化率和平均退化率分别为05次/年和08次/年。

摩洛哥穆罕默德五世大学的研究重点关注灰尘堆积的影响，计算出灰尘堆积条件下的发电损失，干旱期间达到2Wh/Wpday。

2粉尘堆积对发电的影响分析

事实上，卡塔尔、亚利桑那州、摩洛哥等上述地方的沙尘堆积情况还不是最严重的。在印度和中国，部分地区的灰尘累积率可能达到每天1至2个（图2）。“烟尘损失率”一般定义为因灰尘或其他有机污染物等污染物的累积而导致的光伏能效比日下降。事情。

综合对干旱地区积灰影响的研究表明，在干燥气候下，光伏发电的积灰损失率通常为01-1/天。每月的粉尘污染是许多地区光伏发电面临的重大题，包括美国、南欧、澳大利亚中西部、中东、北非、印度、中国西北地区。由于沙漠中持续高气压导致沙尘浓度高，降雨少或水少，严重了降雨量。地面很容易被侵蚀，产生悬浮在空气中的无机灰尘颗粒，然后沉积在光伏组件上。或者因为形成的云很少，增加了到达地面的太阳辐照度并蒸发了水。

沙尘污染通过两方面增加光伏发电的度电成本

1灰尘层阻挡组件吸收光辐射，从而减少发电量。

2组件清洗导致电站运维成本增加。

模块的功率输出高度依赖于直接到达模块的辐照度。积尘，即土壤和灰尘颗粒在组件表面的堆积，会阻碍阳光到达组件内部的量，影响光伏发电性能。

而灰尘堆积与污染、雾霾等造成的阴影不同，灰尘堆积比较稳定，不会自然消失，严重影响光线的穿透。

3干热对材料的影响

研究表明，干燥炎热地区组件表面玻璃和组件内部高分子封装材料对发电性能影响很大。

表面玻璃，主要是组件的正面玻璃。通常，玻璃是一种坚硬的钢化无机物质，不易受环境影响。但近10年来，行业普遍采用具有自洁、减反射功能的镀膜玻璃。在初始状态下，涂层表现出很好的减反射和自清洁效果。但随着时间的推移，在干燥炎热的沙漠地区，玻璃表面的镀膜会受到各种气候因素、环境因素、污染因素的影响，产生划痕或剥落或表面起雾，进而增加积累。灰尘。能力并影响透光率。

正因为如此，荷兰听说需要从元旦起更名为荷兰DSM。帝斯曼最近与沙特埃法特大学、ECNTNO和荷兰Exasun联手，与当地合作伙伴Altaaqa替代解决方案、Zahid集团公司以及荷兰政府组织“荷兰”合作，专门针对沙漠环境设计的光伏组件的大规模户外试验已经开始在企业监管局（RVO）的支持下。在埃法特大学屋顶测试现场，共对60块用于沙漠应用的光伏组件进行了监测，并对组件的材料和设计进行了测试，以确定其是否能够适应沙漠中的高紫外线辐射、风沙磨损和高温。沙漠环境。DSM帝斯曼是一家玻璃镀膜解决方案提供商。

材料，主要是光伏组件用的高分子封装材料、背板、接线盒等。在干燥炎热的沙漠地区，背板的抗风沙性能可能与实验室模拟落沙测试有很大差异；包装材料的抗紫外线性能也与实验室紫外线预处理或紫外线加速老化有很大不同。沙漠上部干热地区的光照强度往往比其他温暖湿润地区更强，紫外线更强，光照时间更长，昼夜温差更大。因此，用于包装的聚合物材料能够承受严酷的温度循环和紫外线辐射。亚利桑那州立大学的研究表明，封装材料的降解会导致元件填充因子下降、短路电流减少，从而导致功率损耗和发电量下降。

4户外证据——中东地区日益受到关注

灰尘堆积可能会造成一半以上发电量的损失，因此组件表面清洁频率的决定取决于具体项目的参数，如污染率、电价、人工成本、清洁材料成本、在炎热干燥地区，劳动力成本和水费是最大的挑战。

组件材料和新电池技术的衰减率还取决于材料选择和特定气候条件等因素，以了解其寿命和发电效率衰减。

因此，在中东地区，如沙特阿拉伯的埃法特太阳能研究所、卡塔尔环境与能源研究所、摩洛哥穆罕默德五世大学太阳能研究所等，都已经在开展相应的光伏户外发电研究。相信在不久的将来，中东和北非地区将会非常重视户外实证测试结果。

中国新疆也有典型的干热沙漠。中国质量认证中心（CQC）在吐鲁番建立了重要的户外示范基地。三年前，它与中来进行了背板的户外演示。今年，在三年实证成果的鼓舞下，中来继续与CQC签署透明背板户外实证合作计划。除了吐鲁番干热的沙漠地区外，还有西藏拉萨、海南琼海等高原高辐射环境。在炎热和潮湿的环境中，试验目前正在进行中。

据中国质量认证中心张雪介绍，CQC已与沙特、阿根廷、巴西等国家和地区签署了双边和多边互认协议。因此，CQC颁发的产品户外验证业务和认证证书有望在海外相关国家得到广泛应用。国家和地区的认可，这无疑为在中国典型气候条件下进行户外实验的中国企业进入沙特等海外市场提供了最便捷、最有力的技术支撑。

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