山地光伏电站组件积尘影响及清洁优化方案研究

张宇川

身份证号：150102199402053618

摘要：山地光伏电站依托山地闲置林地、坡地布设光伏阵列，契合分布式新能源开发布局要求，但山地特殊地形、气候与地表环境导致光伏组件表面积尘附着问题相较于平原电站更为突出。山体扬尘、坡面水土流失浮尘、植被腐殖碎屑、雾气凝尘、山间飞絮持续附着光伏板面，形成致密积尘覆盖层，削弱组件透光率，破坏板面受热均匀性，诱发组件热斑病害，降低光伏阵列光电转换效率，缩减电站发电收益与服役年限。本文结合山地光伏场站地形、气候、运维工况，剖析山地光伏组件差异化积尘来源与沉积特性，阐释积尘对组件发电性能、结构本体、电站运维的多层负面影响，梳理现有山地场站组件清洁工艺、运维模式现存短板，立足山地坡面施工难度、生态保护要求，制定适配山地工况的清洁技术优化、运维体系优化、长效抑尘综合方案。研究表明，靶向优化清洁策略可去除板面附着尘垢、抑制二次积尘，缓解组件热斑故障，提升山地光伏电站整体运行效能，适配山地光伏长效运维管控需求。

关键词：山地光伏电站；积尘影响；清洁优化；

引言

双碳目标驱动下山地分布式光伏电站规模化落地建设，山地场地土地利用成本低、光照遮挡资源少，成为光伏电站优选建设场地，但山地局地气候、地形地貌、地表植被条件复杂，场站无硬化围挡、坡面土体裸露范围大，昼夜温差、山间谷风、云雾凝水气象频发，催生光伏组件常态化积尘问题。山地光伏阵列多沿坡面阶梯式排布，阵列落差大、场区通行条件差、生态管控要求严苛，无法照搬平原光伏电站标准化清洁模式。现阶段多数山地光伏场站沿用粗放式人工清洁、周期固定清洁模式，存在清洁效率低下、坡面施工安全风险高、水资源浪费、破坏山地原生植被、积尘反复沉积等问题，且忽视积尘差异化沉积规律与热斑衍生隐患。立足山地独有工况，厘清组件积尘机理与危害，优化适配山地场站的清洁工艺与运维方案，是提升山地光伏发电效能、降低运维成本、延长组件寿命的核心研究方向。

一、山地光伏电站组件积尘独有来源与沉积特征

1.1 山地光伏组件积尘核心来源

一是坡面原生土体扬尘，山地光伏施工扰动表层覆土，坡面松散土体受山谷风、季风吹拂形成悬浮浮尘，沉降至光伏板面；二是植被衍生污染物，场站周边灌木、草本植被枯落碎屑、花粉飞絮随风附着组件表面；三是气象耦合积尘，山间云雾、晨雾水汽裹挟细微悬浮颗粒，在板面凝结干燥后形成硬质尘膜；四是运维与周边衍生尘源，场区巡检作业、山间野生动物活动扰动地表粉尘，叠加山间路网机动车扬尘，加剧板面积尘富集。

1.2 山地组件差异化沉积特征

相较于平原光伏电站，山地光伏积尘具备分层沉积、干湿固结、坡面差异化分布特点。坡面迎风阵列积尘厚度显著偏大，背风侧阵列积尘偏少；雾水、露水与粉尘混合固结后形成难清洗硬质垢层，区别于平原松散浮尘；阶梯排布光伏阵列上部浮尘易随坡面气流沉降至下部组件，下部阵列积尘叠加富集，整体沉积分布极不均衡。

二、表面积尘对山地光伏组件及电站运行负面影响

2.1 削弱光电转换能力，降低发电产能

板面积尘覆盖光伏电池透光表层，遮挡太阳辐射入射路径，缩减组件有效受光面积，弱化电池片光吸收效率。山地光照多散射辐射，积尘对散射光阻隔作用更为明显，直接降低组件光电转换输出能力，造成阵列整体发电产能持续性衰减，削减电站运营经济效益。

2.2 诱发组件热斑病害，损伤电池本体结构

不均匀积尘导致组件电池片受光不均衡，无尘区域电池片正常工作、积尘遮蔽区域电池片负载异常，组件内部电流匹配失衡，被遮蔽电池片反向消耗电能产生局部高温，形成永久性热斑。长期高温灼烧会老化电池片封装胶膜、腐蚀内部栅线，破坏组件内部电路结构，引发组件局部失效、整体功率衰减，缩短光伏组件服役周期。

2.3 腐蚀板面防护结构，弱化组件耐候性能

山地粉尘夹杂微量酸碱杂质，与山间露水、雨水融合形成弱腐蚀介质，长期附着组件钢化玻璃表层，腐蚀玻璃疏水镀膜与封装外层。破坏组件原生自清洁防护涂层，板面疏水性能下降，后续水汽、粉尘更易附着沉积，形成积尘、腐蚀、二次积尘的恶性循环，降低组件户外耐候与抗老化能力。

2.4 加大场站运维负荷，提升运维管控成本

积尘诱发组件故障频次上涨，增加组件检测、故障更换运维工作量；山地坡面积尘固结后清洗难度提升，常规清洁耗材、人力投入增加；同时发电效能下降造成运营收益损耗，双重提升山地光伏电站全周期运维成本。

三、现有山地光伏组件清洁模式现存突出问题

3.1 清洁周期固化，未贴合山地积尘规律

现有场站采用统一固定周期开展全域清洁，未结合大风季、枯水季、植被落叶季积尘高发特点动态调整清洁时序，积尘高发期清洁滞后、低发期过度清洁，资源调配严重不合理。

3.2 清洁工艺适配性差，违背山地生态要求

照搬平原高压水洗工艺，耗水量大，坡面水流冲刷扰动山地表层土体，诱发坡面水土流失、植被损毁；人工干擦工艺粉尘二次飞扬，造成周边二次积尘；硬质清洁工具刮伤组件防护镀膜，加剧组件表层老化损伤。

3.3 坡面运维施工风险高，分区清洁缺失

山地陡坡阵列无标准化作业平台，人工坡面清洁坠落风险突出；未结合迎风坡、背风坡、上下阵列积尘差异实施分区清洁，全域统一清洁造成人力物力浪费，清洁管控精细化程度不足。

3.4 源头抑尘体系缺失，侧重事后清洗

现有运维体系仅聚焦板面事后除尘，未开展坡面固土、植被修复、阵列围挡源头抑尘管控，粉尘持续补给，清洁完成后短时间快速复尘，清洁长效性极差。

四、山地光伏电站组件清洁优化及长效抑尘方案

4.1 分时分区动态清洁时序优化

结合山地气象、植被物候规律划分积尘高发时段与平缓时段，大风、落叶、枯水加密迎风坡面、下层阵列清洁频次；雨季依托天然降雨辅助自清洁，缩减人工清洁作业量。按照坡面方位、阵列层级实施差异化分区清洁，重点处置高积尘区域，优化人力与耗材资源配置。

4.2 适配山地工况绿色清洁工艺优化

摒弃大水量高压水洗模式，采用节水型低压雾化水洗搭配柔性毛刷一体化清洁工具，适配山地缺水工况，减少坡面径流冲刷。针对固结硬质尘垢采用中性环保除尘助剂，无损剥离板面垢层，不损伤组件镀膜与山地土壤。微风干燥时段开展干式除尘作业，规避二次扬尘，兼顾清洁效率与生态保护要求。

4.3 加装辅助自清洁结构，降低运维频次

在光伏组件表层加装耐候疏水改良涂层，还原并强化板面自清洁性能，让雨水、露水快速裹挟浮尘滑落脱离板面；坡面阵列边缘布设简易挡风抑尘围挡，削弱山谷风扬尘直接冲击阵列，减缓粉尘沉降速率，拉长组件清洁间隔周期。

五、结论

山地光伏电站受地形、气象、地表植被多重因素影响，组件积尘具备固结性、分层富集、复尘速度快的独有特征，积尘不仅削弱光电发电效率，还会诱发热斑病害、板面腐蚀，损伤光伏组件本体。现有固定周期、同质化水洗清洁方案存在生态破坏、施工危险、长效性差、适配度低等短板。通过分时分区动态清洁、节水柔性清洁工艺、自清洁结构加装、坡面生态固土抑尘、山地专项运维体系多维优化方案，可贴合山地光伏生态、施工、运维多重约束，高效去除板面积尘、抑制二次沉积、减缓组件病害发育。整套优化方案兼顾经济性、生态性与施工安全性，契合山地光伏电站长效运维要求，可为同类型山地光伏场站积尘治理提供参考。

参考文献

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