光伏电池板积尘监测系统设计
发布时间：2021-10-07 03:17
光伏发电技术虽然早已得到了跨越式突破,但是仍然存在许多困难需要去解决,尤其是光伏板积尘对于光伏发电影响。为了降低积尘影响,提高发电效率,本文设计了光伏电池板积尘远程实时监测系统,所做主要工作如下。积尘监测系统硬件设计:无线传感网络节点硬件设计主要完成了积尘信息采集电路设计,利用光反射法和硅光电池特性实现积尘信息采集,信息采集电路包括光电转换电路和信号处理电路等。4G与ZigBee网关微控制电路包括利用STM32103F单片机控制协调器节点信号传输,采用CC2530构成Zigbee模块完成射频收发,将无线传感网络节点汇集到协调器节点,通过4G通信模块,实现数据送上位机显示。积尘监测系统软件设计:使用C语言编程完成了CC2530芯片组网和入网程序设计,各类传感器入网和信息采集程序设计。CC2530芯片与网关通信程序设计,网关中4G模块通过Internet网络将信息上传到PC端上位机的程序设计。利用Visual Studio 2019和数据库SQL Server 2014开发环境共同编译了上位机监测界面。在积尘传感器信息采集软件设计基础上利用汇编加入了自适应加权融合估计算法实现了对积尘信息精...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
010-2019各类可再生能源发电增加量对比图
河北大学硕士学位论文2图1-2光伏电站电池板大量实验表明，发电效率会随着光伏板表面积尘增加而逐渐下降，范围大约在2%~25%之间[4]。在中国西北部沙尘天气状况非常严重，光伏电池板极易形成积尘[5]。据统计，一场沙尘暴能让光伏电池发电效率大约降低20%[6]。经济学家利用数学建模发现，一座一兆瓦光伏发电站全年不清洗电池板，发电效率大约会损失4%。目前，光伏电池板积尘成为了影响光伏发电效率的重要因素之一[7]。于是对光伏电池板积尘状况进行实时监测，实现及时清洗、维护，对提高光伏板发电效率具有重大意义。1.2国内外研究现状1.2.1积尘对输出功率影响国内外研究现状Piraeus等人通过设置两组对比实验进行了积灰对太阳能光伏电池板影响研究，第一组是清洁电池板，第二组是人为灰尘污染电池板。对清洁和受污染光伏电池板同时进行了电流输出和电压输出的系统测量，从而确定了几种密度灰尘对光伏组件功率输出、能量输出和转换效率的影响[8]。John等人在澳大利亚珀斯默多克大学可再生能源户外试验区(Rota)进行了灰尘对各种光伏(PV)组件长期性能退化影响实验。实验发现，粉尘在造成光伏发电功率下降的贡献率达到了16~29%[9]。Haeberlin和Garf等人将清洁光伏电池板放置到四种不同地理环境下进行实验。实验研究表明林区光伏发电效率减少了8~10%，下降最为明显[10]。AndrewPollar等人研究了降雪对太阳能光伏发电影响，为了更好地了解降雪对光伏系统影响，他们对一个拥有多角度、多技术的光伏系统进行了为期一个冬天的监测。研
第二章光伏板积尘特性理论研究7表2-1积尘成分组成表类型粗颗粒细颗粒微小颗粒粒径（mm）1~0.250.05~0.25<0.05占比（%）7.7947.0545.16图2-2光伏板积尘颗粒粒径归一化比例分布图2-2可知，光伏电池板表面积尘颗粒粒径呈正态分布，主要集中在60~100μm之间。2.2.2灰尘粒子化学成分分析光伏板表面积尘性质分为化学成分和颗粒颜色，在玻璃覆盖层透射率和光伏板性能中起着主要作用。Kaldellis等人将相同密度的碳基灰、红土粒子和白色石灰石均匀布在电池板表面进行实验[30]，比对三种不同颜色积尘颗粒实验数据。比对结果表明红土颗粒相较于其他两种颗粒对光伏板性能影响最大，0.35g/m2的红土颗粒能使电池板接收的能量大约衰减7.5％，同密度石灰石和碳基灰能导致将近4%和1.3%的能量衰退，因此光伏板接收到的能量衰减效果最明显。采集光伏电池板表面积尘作为样品，利用X射线衍射（XRD）对样品进行化学成分分析实验，确定样品化学组成物质。实验结果如图2-3显示，积尘颗粒化学成分中含有55%石英、19%钠长石、9%蒙脱石和6%白云石以及微量其他有机物质[31-33]。
本文编号：3421259
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
010-2019各类可再生能源发电增加量对比图
河北大学硕士学位论文2图1-2光伏电站电池板大量实验表明，发电效率会随着光伏板表面积尘增加而逐渐下降，范围大约在2%~25%之间[4]。在中国西北部沙尘天气状况非常严重，光伏电池板极易形成积尘[5]。据统计，一场沙尘暴能让光伏电池发电效率大约降低20%[6]。经济学家利用数学建模发现，一座一兆瓦光伏发电站全年不清洗电池板，发电效率大约会损失4%。目前，光伏电池板积尘成为了影响光伏发电效率的重要因素之一[7]。于是对光伏电池板积尘状况进行实时监测，实现及时清洗、维护，对提高光伏板发电效率具有重大意义。1.2国内外研究现状1.2.1积尘对输出功率影响国内外研究现状Piraeus等人通过设置两组对比实验进行了积灰对太阳能光伏电池板影响研究，第一组是清洁电池板，第二组是人为灰尘污染电池板。对清洁和受污染光伏电池板同时进行了电流输出和电压输出的系统测量，从而确定了几种密度灰尘对光伏组件功率输出、能量输出和转换效率的影响[8]。John等人在澳大利亚珀斯默多克大学可再生能源户外试验区(Rota)进行了灰尘对各种光伏(PV)组件长期性能退化影响实验。实验发现，粉尘在造成光伏发电功率下降的贡献率达到了16~29%[9]。Haeberlin和Garf等人将清洁光伏电池板放置到四种不同地理环境下进行实验。实验研究表明林区光伏发电效率减少了8~10%，下降最为明显[10]。AndrewPollar等人研究了降雪对太阳能光伏发电影响，为了更好地了解降雪对光伏系统影响，他们对一个拥有多角度、多技术的光伏系统进行了为期一个冬天的监测。研
第二章光伏板积尘特性理论研究7表2-1积尘成分组成表类型粗颗粒细颗粒微小颗粒粒径（mm）1~0.250.05~0.25<0.05占比（%）7.7947.0545.16图2-2光伏板积尘颗粒粒径归一化比例分布图2-2可知，光伏电池板表面积尘颗粒粒径呈正态分布，主要集中在60~100μm之间。2.2.2灰尘粒子化学成分分析光伏板表面积尘性质分为化学成分和颗粒颜色，在玻璃覆盖层透射率和光伏板性能中起着主要作用。Kaldellis等人将相同密度的碳基灰、红土粒子和白色石灰石均匀布在电池板表面进行实验[30]，比对三种不同颜色积尘颗粒实验数据。比对结果表明红土颗粒相较于其他两种颗粒对光伏板性能影响最大，0.35g/m2的红土颗粒能使电池板接收的能量大约衰减7.5％，同密度石灰石和碳基灰能导致将近4%和1.3%的能量衰退，因此光伏板接收到的能量衰减效果最明显。采集光伏电池板表面积尘作为样品，利用X射线衍射（XRD）对样品进行化学成分分析实验，确定样品化学组成物质。实验结果如图2-3显示，积尘颗粒化学成分中含有55%石英、19%钠长石、9%蒙脱石和6%白云石以及微量其他有机物质[31-33]。
本文编号：3421259
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