Как измерить степень загрязнения?

Измерение загрязнения на фотоэлектрических электростанциях: принципы, методы и важность

Что такое фотовольтаика?

Фотовольтаика (PV) — это технология, которая преобразует солнечную энергию непосредственно в электричество посредством фотоэлектрического эффекта. Типичная фотоэлектрическая система состоит из солнечных панелей, инверторов, монтажных конструкций и систем мониторинга. Кремниевые или другие полупроводниковые материалы в солнечных панелях поглощают солнечный свет, генерируя постоянный ток (DC), который преобразуется в переменный ток (AC) через инвертор для использования в домах, промышленности или электросетях.

Фотоэлектрические технологии являются основной частью возобновляемой энергетики и широко используются на крышах жилых домов, коммерческих зданий и на крупных наземных электростанциях. Их преимущества включают отсутствие выбросов, устойчивость и низкие эксплуатационные расходы, но эффективность их выработки может значительно снижаться под воздействием факторов окружающей среды, таких как загрязнение.

Зачем проверять уровень загрязнения на фотоэлектрических станциях?

Загрязнение (soiling) — это накопление таких веществ, как пыль, песок, пыльца и птичий помет, на поверхности солнечных панелей, что мешает им поглощать солнечный свет. Причины для мониторинга загрязнения включают:

1. Потери при генерации энергии: загрязнение может привести к потере мощности от 5% до 30%, а в засушливых или сильно загрязненных районах этот показатель может быть еще выше.

2. Оптимизация частоты очистки: отслеживая степень накопления грязи, можно составить научно обоснованный график очистки, чтобы избежать лишних затрат.

3. Снижение затрат на эксплуатацию и обслуживание: это помогает сократить расходы на воду, электроэнергию и рабочую силу, предотвращая долгосрочное повреждение оборудования из-за скопившейся грязи.

4. Принятие решений на основе данных: предоставление данных в реальном времени помогает руководителям электростанций разрабатывать эффективные стратегии обслуживания.

5. Региональный экологический анализ: характеристики загрязнения зависят от региона, и тестирование помогает создавать адаптивные планы обслуживания.

На высококонкурентном рынке фотоэлектрической энергии точный мониторинг загрязнения является ключом к обеспечению прибыльности электростанции.

Как измерить загрязнение? Общие инструменты и методы

1. Принципы измерения загрязнения

Коэффициент загрязнения (Soiling Ratio, SR) представляет собой процент чистоты поверхности солнечной панели (от 50% до 100%), отражая связь между светопропусканием и эффективностью выработки энергии. Например, SR на уровне 80% означает потенциальную потерю 20% вырабатываемой энергии.

2. Распространенные инструменты для измерения загрязнения

2.1. Датчики мониторинга загрязнения (Soiling Sensor)

   - Принцип: использование оптических инфракрасных фотодиодов для излучения света и определения интенсивности отражения для анализа чистоты поверхности.

   - Характеристики:

     - Питание: DC 12V, потребляемая мощность около 1 Вт.

     - Выход: сигнал RS485, поддержка протокола MODBUS, легкая интеграция в системы управления.

     - Точность: ±1% (90%-100%), ±3% (80%-90%), ±5% (50%-80%).

     - Дополнительная функция: измерение температуры (от -50℃ до +100℃, точность ±0.5℃).

   - Преимущества: не требует обслуживания, прост в установке, подходит для новых и существующих фотоэлектрических массивов.

2.2. Портативные измерители загрязнения

   - Применение: для временных или выборочных тестов, подходит для небольших электростанций или выездных проверок.

   - Метод: измерение коэффициента пропускания поверхности оптическим или электрическим способом, требует ручной записи данных.

2.3. Дроны и системы визуализации

   - Применение: оснащены камерами высокого разрешения или инфракрасными датчиками для сканирования больших фотоэлектрических массивов и выявления загрязненных зон.

   - Сценарии: крупные электростанции; метод дорогостоящий и требует профессионального управления.

3. Основные методы тестирования загрязнения

3.1. Метод контрольного модуля (Reference Module Method)

   - Принцип: используются два идентичных фотоэлектрических модуля, один из которых поддерживается в чистоте (контрольный), а на другом естественным образом накапливается пыль (тестовый).

   - Измерение: сравнение выходной мощности или тока для расчета коэффициента загрязнения.

   - Преимущества: отражает влияние загрязнения в естественных условиях, низкая стоимость, интуитивно понятные результаты.

3.2. Оптический метод / Метод визуализации

   - Принцип: использование лазерных устройств рассеивания, камер или технологий обработки изображений для анализа уровня загрязнения поверхности.

   - Сценарии: лабораторные условия или высокоточный мониторинг.

3.3. Метод датчика светопропускания

   - Принцип: устанавливается над модулем для мониторинга ослабления солнечного света, проходящего через слой загрязнения, в режиме реального времени.

   - Преимущества: возможность длительного онлайн-мониторинга, подходит для автоматизированных систем.

3.4. Станция мониторинга загрязнения / Датчик измерения загрязнения

   - Компоненты: интегрированный контрольный модуль, измеритель освещенности, термометр, модуль сбора данных тока/напряжения и т.д.

   - Подключение: соединяется с системой SCADA для автоматизированного сбора данных и оповещений.

4. Анализ данных и применение

На основе коэффициента загрязнения (SR) можно установить пороги обслуживания:

- SR ≥ 95%: очистка не требуется.

- SR 85%～95%: возможность очистки рассматривается на основе анализа затрат и выгод.

- SR < 85%: рекомендуется немедленная очистка.

Анализируя эти данные, менеджеры могут оптимизировать план очистки, соблюдая баланс между доходом от выработки энергии и расходами на обслуживание.

Заключение

Фотоэлектрические технологии — это опора экологически чистой энергетики, но загрязнение поверхности панелей может значительно снизить эффективность их работы. Благодаря мониторингу загрязнения фотоэлектрические станции могут достичь более высокой операционной эффективности и экономической выгоды.

В настоящее время основными методами измерения загрязнения являются:

- Метод контрольного модуля (низкая стоимость, наглядность).

- Метод оптического датчика (высокая точность, автоматизация).

- Дистанционное зондирование с помощью дронов (подходит для масштабных станций).

С развитием технологий внедряются все более интеллектуальные решения для мониторинга. Для руководителей фотоэлектрических станций инвестиции в такие системы — это не только технологическая модернизация, но и важный шаг к интеллектуальному управлению. Будь то небольшие крышные системы или крупные наземные станции, точное измерение загрязнения помогает максимизировать выработку энергии, снизить эксплуатационные расходы и обеспечить долгосрочную прибыльность.

Изучите подходящие вам решения для мониторинга загрязнения и помогите вашей фотоэлектрической станции работать эффективно!

Технический паспорт датчика загрязнения NBL-W-PSS

Технический паспорт прибора для мониторинга пыли фотоэлектрических систем NBL-W-PSS.pdf