光伏發(fā)電技術(shù)雖然早已得到了跨越式突破,但是仍然存在許多困難需要去解決,尤其是光伏板積塵對于光伏發(fā)電影響。為了降低積塵影響,提高發(fā)電效率,本文設(shè)計了光伏電池板積塵遠程實時監(jiān)測系統(tǒng),所做主要工作如下。積塵監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計:無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計主要完成了積塵信息采集電路設(shè)計,利用光反射法和硅光電池特性實現(xiàn)積塵信息采集,信息采集電路包括光電轉(zhuǎn)換電路和信號處理電路等。4G與ZigBee網(wǎng)關(guān)微控制電路包括利用STM32103F單片機控制協(xié)調(diào)器節(jié)點信號傳輸,采用CC2530構(gòu)成Zigbee模塊完成射頻收發(fā),將無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點匯集到協(xié)調(diào)器節(jié)點,通過4G通信模塊,實現(xiàn)數(shù)據(jù)送上位機顯示。積塵監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計:使用C語言編程完成了CC2530芯片組網(wǎng)和入網(wǎng)程序設(shè)計,各類傳感器入網(wǎng)和信息采集程序設(shè)計。CC2530芯片與網(wǎng)關(guān)通信程序設(shè)計,網(wǎng)關(guān)中4G模塊通過Internet網(wǎng)絡(luò)將信息上傳到PC端上位機的程序設(shè)計。利用Visual Studio 2019和數(shù)據(jù)庫SQL Server 2014開發(fā)環(huán)境共同編譯了上位機監(jiān)測界面。在積塵傳感器信息采集軟件設(shè)計基礎(chǔ)上利用匯編加入了自適應(yīng)加權(quán)融合估計算法實現(xiàn)了對積塵信息精... 

【文章來源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

010-2019各類可再生能源發(fā)電增加量對比圖

河北大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-2光伏電站電池板大量實驗表明，發(fā)電效率會隨著光伏板表面積塵增加而逐漸下降，范圍大約在2%~25%之間[4]。在中國西北部沙塵天氣狀況非常嚴重，光伏電池板極易形成積塵[5]。據(jù)統(tǒng)計，一場沙塵暴能讓光伏電池發(fā)電效率大約降低20%[6]。經(jīng)濟學(xué)家利用數(shù)學(xué)建模發(fā)現(xiàn)，一座一兆瓦光伏發(fā)電站全年不清洗電池板，發(fā)電效率大約會損失4%。目前，光伏電池板積塵成為了影響光伏發(fā)電效率的重要因素之一[7]。于是對光伏電池板積塵狀況進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)及時清洗、維護，對提高光伏板發(fā)電效率具有重大意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1積塵對輸出功率影響國內(nèi)外研究現(xiàn)狀Piraeus等人通過設(shè)置兩組對比實驗進行了積灰對太陽能光伏電池板影響研究，第一組是清潔電池板，第二組是人為灰塵污染電池板。對清潔和受污染光伏電池板同時進行了電流輸出和電壓輸出的系統(tǒng)測量，從而確定了幾種密度灰塵對光伏組件功率輸出、能量輸出和轉(zhuǎn)換效率的影響[8]。John等人在澳大利亞珀斯默多克大學(xué)可再生能源戶外試驗區(qū)(Rota)進行了灰塵對各種光伏(PV)組件長期性能退化影響實驗。實驗發(fā)現(xiàn)，粉塵在造成光伏發(fā)電功率下降的貢獻率達到了16~29%[9]。Haeberlin和Garf等人將清潔光伏電池板放置到四種不同地理環(huán)境下進行實驗。實驗研究表明林區(qū)光伏發(fā)電效率減少了8~10%，下降最為明顯[10]。AndrewPollar等人研究了降雪對太陽能光伏發(fā)電影響，為了更好地了解降雪對光伏系統(tǒng)影響，他們對一個擁有多角度、多技術(shù)的光伏系統(tǒng)進行了為期一個冬天的監(jiān)測。研

第二章光伏板積塵特性理論研究7表2-1積塵成分組成表類型粗顆粒細顆粒微小顆粒粒徑（mm）1~0.250.05~0.25<0.05占比（%）7.7947.0545.16圖2-2光伏板積塵顆粒粒徑歸一化比例分布圖2-2可知，光伏電池板表面積塵顆粒粒徑呈正態(tài)分布，主要集中在60~100μm之間。2.2.2灰塵粒子化學(xué)成分分析光伏板表面積塵性質(zhì)分為化學(xué)成分和顆粒顏色，在玻璃覆蓋層透射率和光伏板性能中起著主要作用。Kaldellis等人將相同密度的碳基灰、紅土粒子和白色石灰石均勻布在電池板表面進行實驗[30]，比對三種不同顏色積塵顆粒實驗數(shù)據(jù)。比對結(jié)果表明紅土顆粒相較于其他兩種顆粒對光伏板性能影響最大，0.35g/m2的紅土顆粒能使電池板接收的能量大約衰減7.5％，同密度石灰石和碳基灰能導(dǎo)致將近4%和1.3%的能量衰退，因此光伏板接收到的能量衰減效果最明顯。采集光伏電池板表面積塵作為樣品，利用X射線衍射（XRD）對樣品進行化學(xué)成分分析實驗，確定樣品化學(xué)組成物質(zhì)。實驗結(jié)果如圖2-3顯示，積塵顆�；瘜W(xué)成分中含有55%石英、19%鈉長石、9%蒙脫石和6%白云石以及微量其他有機物質(zhì)[31-33]。


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