皇甫亚波，杭鲁滨，秦伟，沈铖玮，王君（上海工程技术大学机械工程学院，上海　201620）



太阳能电池板表面积灰模型仿真研究

皇甫亚波，杭鲁滨，秦伟，沈铖玮，王君
（上海工程技术大学机械工程学院，上海201620）

摘要：太阳能电池板表面灰尘颗粒的沉积严重制约着光伏发电效率，降低了电池板的使用寿命。提出建立灰尘与电池板间耦合关系以及计算清除灰尘作用力的方法；提出3条接触模型等价性假设，并基于离散元与弹塑性理论建立灰尘颗粒与电池板及灰尘颗粒间的力学模型；利用EDEM软件的Hertz-Mind1in with JKR Cohesion模型，仿真模拟电池板表面灰尘分布情况，预测清洗电池板的清洗力大小及清洗区域；分析电池板倾角、风向与电池板和颗粒间作用合力即清洗力的对应关系；为所研制电池板表面积灰清除机器人的清洗力和清洗周期确定提供理论依据。

关键词：太阳能电池板；离散元；力学模型；清洗力

Project SuPPorted bY the Nationa1 Natura1 Science Foundation of China（NFS51475050）；Science and Techno1ogY Commission of Shanghai MuniciPa1itY（12510501100）；Techno1ogica1 Innovation Program of SUES（E1-0903-14-01013）and（E1-0903-14-01016）.

KEY W0RDS：so1ar Pane1s；discrete e1ement；mechanica1 mode1；c1eaning-force

随着石化能源的不断开采和利用，化学能源日益紧张；可再生能源-太阳能，由于其无污染且资源丰富，各国都将其作为传统能源替代物，大力开发太阳能发电系统。太阳能发电系统运行时，会受到周围环境中灰尘的影响，如图1所示，致使电池板透光率降低，严重影响发电效率。

图1　电池板表面积灰示意图Fig. 1 Diagram of dust deposition on the surface of solar panels

国内外针对灰尘对电池板发电效率的影响做了大量研究，其中文献［1］得出电池板输出功率随着其表面积灰量的增大不断降低，当积灰量为5.65 g/m2时，功率损失达到15.2%。文献［2-3］得出灰尘不仅对太阳能组件功率影响很大，而且致使其发电效率大大降低。……