太阳能电池板镜面细颗粒物沉积特性研究

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光伏电池板镜面积灰的问题是光伏电站运行维护的研究热点之一,积灰不仅会降低光电转换效率,还可能导致局部热斑,影响电池寿命,增加后期维护成本。因此有必要探讨灰尘颗粒在沉积过程中的运动规律,分析灰尘颗粒在镜面上沉积过程的影响因素,为光伏电站的除尘工作提供参考。
  本文基于CFD-DEM耦合的方法,进行流体力学计算软件Fluent与离散单元计算软件EDEM的API文件编程,以空气流体、灰尘细颗粒以及光伏电池板为对象,重点探讨流场和液桥力的作用对灰尘颗粒在太阳能电池板镜面上的运动特性和沉积特性的影响。
  基于液桥在颗粒与镜面、颗粒与颗粒之间的分布特征及液桥内外压差平衡原理,推导出基于相对湿度的液桥力模型,并采用CFD方法研究液膜在颗粒与镜面、颗粒与颗粒之间的分布规律对液桥力模型进行修正。将基于相对湿度的液桥力模型引入到灰尘在太阳能电池板沉积研究中,通过对不同工况下的灰尘沉积结果进行分析,研究结果表明:灰尘颗粒在镜面上的沉积率随风速增加而降低,随相对湿度增加而增加,随灰尘颗粒粒径增加略微降低。但当风速小于6m/s时,灰尘的沉积率几乎不随相对湿度增加而增加,其主要原因是最小相对湿度下的液桥力要大于灰尘受到的曳力。通过对比动态液桥力和静态液桥力的影响发现,当灰尘颗粒到达镜面的速度大于6m/s时,额外考虑动态液桥力的影响时灰尘沉积率可增加10%。对混合粒径的灰尘颗粒在电池板上的沉积行为进行了研究,得到了不同风速和相对湿度下的日均沉积量,可通过每天气象资料对太阳能电池板上的灰尘沉积量进行评估,为电池板的清洁工作提供参考。
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