传统的燃料能源正在一天天减少，对环境的危害日益突出，同时全球有近20亿人得不到正常的能源供应。丰富的太阳辐射能量是重要的能源，是取之不尽，用之不竭的，无污染，廉价的能源。若将地球表面0.1%的能量转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6*10^12千瓦时，相当于世界能耗的40倍。因此，太阳能光伏发电具有良好的发展前景。

但由于大规模光伏发电系统通常布置在日照强度高，气候干燥且较高的地方。太阳能光伏发电的能源直接来源于太阳光的照射，而地球表面上的太阳照射受气候的影响很大，长期的雨雪天、阴天、雾天甚至云层的变化都会严重影响系统的发电状态。另外，环境因素的影响也很大，比较突出的一点是，空气中的颗粒物(如灰尘)等沉落在太阳能电池组件的表面，阻挡了部分光线的照射，这样会使电池组件转换效率降低，从而造成发电量减少甚至电池板的损坏。随着使用时间的积累，光伏板的迎光面会积累一层灰尘，既减弱了太阳能电池板对光的吸收，影响电池板的发电量，也容易因“热岛效应”造成电池局部发热而损坏。当板上布满灰尘时，对其转换功率影响十分巨大，其电能转换效率就会降低30% ~ 40%，若长期不清洁，蓄电池就不能保持足够的电量，以至于被频繁充电，从而导致其寿命缩短，影响发电效率。

在丹迪大学的实验室里，灰尘颗粒通过环氧粉末形成，并通过电晕和摩擦电的充电方法，通过改变积累的灰尘颗粒的电荷水平来进行充电。对光伏组件的输出进行了分析，找出了累积尘粒电荷量与输出电压之间的关系。实验结果表明，随着粉尘颗粒的高电荷量，光伏组件输出电压的降低百分比增加。光伏组件累计尘粒电荷水平对其输出有显著影响，粉尘颗粒积累与面板倾角无关。

关于积灰清理方式的研究，国内外的主要研究方向主要集中与自动化清灰装置的开发。但是现有的自动化清灰装置造价昂贵、维护成本高，所以安排工人进行光伏阵列组件表面积灰的清理，是光伏发电厂首选的维护方式。但是在清灰过程中经常出现输出波动。究其原因，是不合理的清灰方式使原本相对均匀的表面积灰，变成了局部积灰。因此打破了光伏阵列表面的光照强度均匀分布。同时光伏组件表面处于不均匀光照条件是会产生热斑小影，减少组件寿命。

北京科诺伟业科技股份有限公司提出一种光伏组件无水清洁装置。基于伯努利“边界层效应”及吸尘器原理，将清洁光伏组件过程的“刮、掸、吸”基本功能基于一体。基本原理为：当一块矩形布平铺在地面上时，并将迎风一端掀起一个缝隙，此时气流快速流过使矩形布快速抖动，矩形布抖动速度及幅度取决于风力大小。依此原理，将矩形布放在光伏组件上，将吹风改为吸尘器抽风，并时时改变吸尘器风速，则如同掸子将灰尘单开并随气流将灰尘吸走。本结构具有操作简便、成本低、无组件表面磨损、无二次粉尘污染等特点，在无水的条件下可实现光伏组件的清洁。

灰尘效应机制复杂，灰尘的数量、几何特征、物理化学性质、气象因素等都会对灰尘效应的强弱直接影响。虽然公开报道的文献资料表明灰尘效应引起了国内外研究者的广泛注意，但距离问题的有效解决还有很长的路要走。有研究者考虑采用超硬、高度光洁和双性的组件通光覆盖层来解决这个问题，或者通过覆盖玻璃表面涂覆薄膜层的方式，或者使用ＴｉＯ２自清洁涂层技术。研究取得了一些进展，但大部分仍处于实验室研究阶段，要么以损失通光量为代价，要么化学稳定性不够，环境耐受性差，无法在露天环境下长久保持优良性质。也有研究者和企业在光伏组件上外置机械结构来“清扫”灰尘。机械类清洁装置主要存在的问题是： ① 清洁过程需要水；② 智能化 程度不高；③ 综合功耗较大。这3个缺陷限制了外置机械类清洁装置的进一步推广应用 。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

（1）光伏积灰理论研究

分析光伏积灰理论，研究和分析灰尘效应本身规律，以期能够通过合适的数学模型来模拟相关的光伏组件的积灰情况，为光伏组件的自动清洗系统的设计方案提供设计基础。

（2）分析合理的粉尘清除方式，设计清洗方案