【摘要】：傳統(tǒng)化石能源面臨枯竭危險(xiǎn),其所造成的環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重,尋求新型綠色能源已成為全球共識(shí)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電擁有無(wú)污染、可持續(xù)等傳統(tǒng)能源無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此獲得了廣泛關(guān)注并得以快速發(fā)展�；哪貐^(qū)是發(fā)展大型光伏電站的優(yōu)勢(shì)區(qū)域,但風(fēng)沙環(huán)境中沙塵沉積和沖擊對(duì)光伏發(fā)電量預(yù)測(cè)和光伏電站安全運(yùn)行存在嚴(yán)重影響,對(duì)其相關(guān)科學(xué)問(wèn)題的研究仍有著很多不足。因此,本文借助流體動(dòng)力學(xué)仿真方法分別模擬分析了光伏電池板表面及周?chē)牧鲌?chǎng)結(jié)構(gòu)和光伏電池板表面沙塵沖蝕和沉降規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:首先,基于DPM模型分析了風(fēng)速、顆粒粒徑恒定時(shí)不同安裝傾角光伏板表面及其周?chē)鲌?chǎng)結(jié)構(gòu),討論了不同安裝傾角光伏電池板對(duì)來(lái)流風(fēng)速的放大作用,及其對(duì)光伏板的沖蝕規(guī)律,結(jié)果表明:(1)夾沙氣流作用下光伏板表面的風(fēng)壓系數(shù)大于凈風(fēng)條件下的對(duì)應(yīng)值,且隨著光伏板安裝傾角的變化,風(fēng)壓系數(shù)發(fā)生明顯改變,壓力中心逐漸上移到達(dá)板面中心位置;(2)隨著光伏板安裝傾角的增加,沙塵顆粒對(duì)光伏板的沖蝕面積逐漸增加,并分散在整個(gè)光伏板面,且沙塵顆粒對(duì)板面的最大沖蝕率和總沖蝕率均近似冪指數(shù)型增加。其次,討論了不同條件下光伏板表面沙塵沉積率的變化規(guī)律,結(jié)果表明:(1)不同風(fēng)速、不同沙塵體積濃度來(lái)流作用下,傾斜板面上沉積的沙塵顆粒分布并不均勻,沿板面向上呈現(xiàn)分層現(xiàn)象,這意味著在積塵影響下光伏板的各柵光伏模塊發(fā)電效率將存在差異,這必將導(dǎo)致光伏板出現(xiàn)大型“熱斑”現(xiàn)象;(2)當(dāng)光伏板傾角和來(lái)流風(fēng)速固定時(shí),隨著空氣中夾雜顆粒粒徑的增加,沙塵沉積量呈指數(shù)增加趨勢(shì);當(dāng)粒徑和傾角固定時(shí),隨著風(fēng)速增加,小顆粒在光伏板表面的沉積量增加很少,大顆粒呈現(xiàn)線性增加趨勢(shì);(3)光伏板表面沙塵沉降量隨著來(lái)流中沙塵顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加而逐漸增加,隨著光伏板傾角的增加而先增大后減小,在傾角為35°時(shí)達(dá)到最大值;(4)光伏板的傾角會(huì)影響其表面最大沙塵沉積量所在的位置,且傾斜角小于30°時(shí)板面上部積塵最多;傾角超過(guò)30°時(shí)隨著其傾角的增加,最大積塵位置由板面下部逐漸上移;(5)光伏板表面沙塵沉積量越大,玻璃板光透過(guò)率越小;顆粒粒徑越大,玻璃板光透過(guò)率越小。最后,利用積塵玻璃板的光透過(guò)率模型,討論了以上不同工況環(huán)境下積塵對(duì)光伏電池透光率的影響。結(jié)果表明:隨著沙塵沉積量增大,其對(duì)光伏電池透光率影響愈加顯著,當(dāng)光伏板表面積塵量一定時(shí),沉積物粒徑越大,光伏玻璃板的透光率越好。上述研究結(jié)果可以為光伏電站安全運(yùn)行、光伏電池板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及光伏電池板除塵技術(shù)提供理論和設(shè)計(jì)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM615
【圖文】：

邐第一章緒論逡逑伏板上的沙粒還會(huì)影響光伏電池板表面熱量向外傳遞，使板面自身熱量得不到釋放，從而直接影逡逑響光伏電池的發(fā)電效率［Ｍ］。圖１－３為西北某光伏電站表面有大量沙塵沉降的光伏電池板。逡逑ＨｉＳＳｌｆｌＨＫ逡逑圖１－２受損光伏電池板圖邐１－３沙塵沉降后光伏電池板逡逑近幾年隨著人們對(duì)災(zāi)害性環(huán)境的重視，越來(lái)越多的學(xué)者利用新興的計(jì)算流體數(shù)值仿真軟件對(duì)逡逑環(huán)境污染、風(fēng)沙運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)但是關(guān)于風(fēng)沙環(huán)境對(duì)光伏電池板影響的研究相對(duì)逡逑較少。對(duì)風(fēng)沙環(huán)境下光伏板的風(fēng)載荷和風(fēng)沙沉積過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確的量化研究，可為荒漠化地區(qū)光伏逡逑電站的設(shè)計(jì)施工、光伏發(fā)電量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)提供指導(dǎo)。逡逑１．２國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑１．２．１積塵對(duì)光伏電池發(fā)電效率影響的研究現(xiàn)狀逡逑在各國(guó)政府的大力支持下，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)光伏電池將光能逡逑轉(zhuǎn)化為電能，而光伏電池工作原理是基于半導(dǎo)體ＰＮ結(jié)的光生伏特效應(yīng)。如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)光伏發(fā)電逡逑量，了解影響光伏發(fā)電量的因素顯得尤為重要。太陽(yáng)能電池的出力特性取決于ＰＮ結(jié)實(shí)際接受的逡逑太陽(yáng)輻射強(qiáng)度及其自身溫度［ｎ］。處于荒漠化地區(qū)的光伏板勢(shì)必會(huì)受到積塵的影響，主要表現(xiàn)在：逡逑１）沉積在光伏板表面的沙塵會(huì)遮擋入射光，降低光伏板接受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度；２）附著在光伏板表逡逑面的灰塵會(huì)阻擋熱量向外傳遞

邐（ｂ）邋１２５）ｉｍ＜粒徑＜２５0ｎｍ顯微圖像逡逑圖２－１粒徑＜２５０叫１地表沙粒微觀形貌特征丨逡逑圖２－１是沙漠地表粒徑小于２５0ｎｍ的沙粒顯微圖像。通過(guò)圖像可以看出大多數(shù)沙粒呈現(xiàn)表面逡逑不光滑、磨損嚴(yán)重、表面凹凸不平且?guī)в袖h利棱角的多邊形和楠圓形。粒徑越小透明的沙粒越多，逡逑這意味著基于傳統(tǒng)理論所得顆粒對(duì)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的衰減存在過(guò)高估計(jì)的問(wèn)題。同時(shí)，沙粒顏色分逡逑布較廣泛，有黃色、褐色、白色、晶體透明色、黑色等，這些性狀也會(huì)影響其對(duì)太陽(yáng)輻射的衰減逡逑程度。逡逑２．２沙粒的光學(xué)性質(zhì)逡逑空中沙塵顆粒對(duì)太陽(yáng)輻射有散射和吸收作用。嚴(yán)重情況下顯著降低了地表太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，從逡逑而影響光伏發(fā)電量。部分沙粒受重力、湍流作用沉降在光伏電池板上，阻擋光伏板的有效太陽(yáng)輻逡逑射強(qiáng)度。另外，沙塵天氣中含有很多有害浮塵易與沙粒吸附，并粘附到光伏板表面上。當(dāng)空氣中逡逑水分較大時(shí)，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)［１２］，生成吸附性更強(qiáng)的物質(zhì)，增加了對(duì)干沉降顆粒物的擦除難度，逡逑同時(shí)粘附的顆粒物同樣會(huì)對(duì)太陽(yáng)輻射產(chǎn)生遮擋

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