光伏电站灰尘监测系统设计：全站覆盖与实时监测能力，提升运维响应速度

更新时间：2025-05-19

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　　光伏电站灰尘监测系统设计：全站覆盖与实时监测能力，提升运维响应速度【型号推荐：TH-HS1，物联网一体化设备，云境天合支持定制服务】灰尘沉积会遮挡光伏板表面，降低透光率，导致发电量显著下降。研究表明，灰尘积累可使光伏系统年发电量减少5%-30%，尤其在干旱、多沙地区(如沙漠、戈壁)影响更为严重。传统人工巡检依赖肉眼观察或抽样检测，难以实现全站覆盖，易漏检局部积灰区域，导致清洗不及时或过度清洗，增加运维成本。在光伏电站内均匀部署灰尘传感器(如基于光学透射率、电阻变化或激光散射原理的传感器)，实现每100-200平方米区域至少1个监测点，确保无盲区覆盖。传感器每5-15分钟采集一次数据，实时上传至云端或本地监控平台，动态显示灰尘分布热力图。系统预设灰尘阈值(如2g/m²)，当某区域超过阈值时自动触发报警，并生成清洗优先级建议(如优先清洗高发电量区域)。

　　一、产品概述

　　太阳能组件玻璃上的污染物是快速影响光伏电站的主要问题之一，会降低发电效率和性价比。灰尘污染会大幅降低光伏电站发电量，估计每年至少在5%以上。采用蓝光污染物光闭环测量(OMBP)技术，可以很容易安装到新建或现有的光伏阵列中，并集成到电站管理系统中。该装置安装在光伏板的框架上。通过连续测量玻璃上污染物带来的传输损耗，从而计算出阳光到达太阳能组件的减少量。

　　通过测量污染物的比例(SR)，实时转化为发电量的损失。这使运维人员知道污染物何时达到临界点，并且已经有必要开始清洗程序。该产品不需要维护，只需在清洗周围组件时以同样的方式进行清洗。

　　因为大型光伏电站在整个园区中有不同的污染率，所以IEC 61724-1标准中要求多点测量。与传统系统相比，在采购成本、安装和维护成本要低得多，这使得它更加经济，因此可以在需要的时间和地点计划进行清理。

　　二、灰尘对光伏发电的影响

　　大家都知道灰尘覆盖在组件上，形成遮挡现象，直接导致组件功率输出下降，而且灰尘长期粘附对组件具有一定的腐蚀作用。同时，灰尘一直存在会造成组件的热斑，进一步降低组件的输出功率，甚至影响组件的寿命。并且热斑效应对于组件来说是不可逆的，一旦出现没有弥补的手段，只能选择更换组件。否则会影响发电量，还有可能给电站带来安全隐患。

　　国内外多个调查机构针对灰尘影响光伏系统功率衰减进行研究，得出数据如图1所示。

　　从上图可以看出我国光伏系统输出功率受灰尘影响平均约20%左右。

　　灰尘对光伏发电的影响主要归结为以下三个方面：

　　1、温度影响

　　目前光伏电站较多使用硅基太阳电池组件，该组件对温度十分敏感，随灰尘在组件表面的积累，增大了光伏组件的传热热阻，成为光伏组件上的隔热层，影响其散热。

　　研究表明太阳能电池温度上升1℃，输出功率约下降0.5%。且电池组件在长久阳光照射下，被遮盖的部分升温速度远大于未被遮盖部分，致使温度过高出现烧坏的暗斑。

　　正常照度情况下，被遮盖部分电池板会由发电单元变为耗电单元，被遮蔽的光伏电池会变成不发电的负载电阻，消耗相连电池产生的电力，即发热，这就是热斑效应。此过程会加剧电池板老化，减少出力，严重时会引起组件烧毁。

　　2、遮挡影响

　　灰尘附着在电池板表面，会对光线产生遮挡，吸收和反射等作用，其中最主要是对光的遮挡作用。灰尘颗粒对光的反射吸收和遮挡作用，影响光伏电池板对光的吸收，从而影响光伏发电效率。

　　有研究指出灰尘沉积在电池板组件受光面，首先会使电池板表面透光率下降;其次会使部分光线的入射角度发生改变，造成光线在玻璃盖板中不均匀传播。

　　有研究显示在相同条件下，清洁的电池板组件与积灰组件相比，其输出功率要高出至少5%,且积灰量越高，组件输出性能下降越大。

　　3、腐蚀影响

　　光伏面板表面大多为玻璃材质，玻璃的主要成分是二氧化硅和石灰石等，当湿润的酸性或碱性灰尘附在玻璃盖板表面时，玻璃盖板成分物质都能与酸或碱反应。

　　随着玻璃在酸性或碱性环境里的时间增长，玻璃表面就会慢慢被侵蚀，从而在表面形成坑坑洼洼的现象，导致光线在盖板表面形成漫反射，在玻璃中的传播均匀性受到破坏，光伏组件盖板越粗糙，折射光的能量越小，实际到达光伏电池表面的能量减小，导致光伏电池发电量减小。并且粗糙的、带有粘合性残留物的黏滞表面比更光滑的表面更容易积累灰尘。而且灰尘本身也会吸附灰尘，一旦有了初始灰尘存在，就会导致更多的灰尘累积，加速了光伏电池发电量的衰减。

　　三、产品特点

　　1、实时数据监测：可采集、分析污染比、洁净比、灰尘厚度、背板温度四类数据，污染比与洁净比采用双探头均值数据计算模式，保证数据精准可靠。

　　2、科技型采集仪：灰尘环境数据采集仪采用新一代32位MCU处理器，板载集成高精度4G、Bluetooth数字芯片，可使采集数据通过有线或者无线方式发送到数据监测平台。

　　3、创新蓝光技术：采用全新一代蓝光污染物光闭环测量(OMBP)技术，可有效保证高精度灰尘数据探测，并有效防止太阳光照射对光路闭环采集数据的干扰。可以在全天候状态下长期使用，优于《IEC 61724-1标准》中要求的每天11-13点只能三小时有效监测的规定。

　　4、智慧电站清洁：内置全新一代物联网管控模块，具有四种控制模式：常开常闭、循环控制、时间控制、人工控制。根据设定污染阀值和控制模式，可以联动清洁机器人或物联管控设备自动清洁电池板灰尘，保证光伏电站高效率发电需要。

　　5、准确度自校准：设备上集成有一键准确度自校准按键，根据不同的应用环境和不同的使用时间，设备的采集准确度会有所下降。通过自校准按键可以自动对蓝光监测电路进行重新校准，保证数据观测精准可靠。

　　6、绿色电源管理：本数据采集仪可以采用AC220V和DC12V两种供电模式。并在内部集成了新一代绿色电源管理模块实现交流与直流供电智能切换。

　　四、技术指标

参数名称	参数描述	备注
污染比例	双传感器值50～100%
污染比的测量精度	测量范围90～100%	测量精度士1%+读数的1%FS
	测量范围80～90%	测量精度±3%
	测量范围50～80%	测量精度±5%,经过内部精密算法处理。
稳定性	优于全量程1%(每年)
背板温度传感器	测量范围： -50～150℃精确度：±0.2℃分辨率：0.1℃	选配
GPS定位	工作电压：3.3V-5V工作电流：40-80mA定位精度：平均值10m,最大值200m。	选配
输出方式	RS485 Modbus
输出方式	联动输出(无源常开触点)
报警阀值	可以设定上限和下限阀值
工作电压	DC12V(允许电压范围DC9～30V)
电流范围	70～200mA @DC12V
最大功耗	<2.5W @DC12V	低功耗设计
工作温度	-40℃~+60℃
工作湿度	0～90%RH
重量	3.5Kg	净重量
尺寸	900mm170mm42mm	净尺寸
传感器线长	20m