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客户案例

不仅仅是用在光伏板上

  • 系统

    光伏智能防护系统

  • 地点

    甘肃

  • 日期

    2025年3月

  • 应用

    分布式光伏

项目背景

甘肃省金昌市地处河西走廊中段,年日照时数超过2800小时,太阳能资源丰富,是光伏电站建设的理想区域。然而,金昌同时也是典型的干旱半干旱地区,年均降水量仅100毫米左右,春季沙尘天气频发,加上当地以有色金属冶炼和化工为主的工业结构,空气中悬浮着大量矿粉、硫酸盐、氟化物等工业粉尘。这些污染物在光伏组件表面不断累积,形成一层致密的复合积尘层,既有沙尘颗粒的物理遮挡,又有工业粉尘的化学粘附,常规雨水冲刷根本无法清除。

金昌某5兆瓦分布式光伏电站于2020年并网,安装约1.2万块光伏板。电站运营前两年,运维团队每月进行一次人工或机械清洗,但效果始终不理想:清洗后不到一周组件表面又明显发灰,两周左右发电效率即下滑5%以上。更棘手的是,工业粉尘中的部分化学物质在潮湿天气下会发生轻微水解,在玻璃表面形成类似薄垢的沉积物,普通高压水洗很难彻底去除。运维记录显示,该电站因积污造成的年均发电损失高达12%至14%,而全年清洗费用(含人工、水电、设备折旧)占运维总成本的38%,每年耗水约120吨。电站运营方一直在寻求一种能够长效保持组件清洁、同时降低运维压力的技术方案。

2024年底,电站运营方对多家自清洁涂层产品进行了对比测试,包括耐候性、透光率增益、附着力以及在工业粉尘环境下的自清洁效果。最终东莞市盈彩新材料的全无机纳米涂层产品在各项测试中表现突出,双方达成合作,对全站组件进行纳米自清洁涂层施工。

项目介绍

(一)技术方案选择

针对金昌地区“沙尘+工业化学粉尘+干旱少雨”的复合污染特点,盈彩新材料为该电站定制了以超亲水自清洁为核心的纳米涂层方案。涂层采用SiO₂纳米中空分形结构,在光伏玻璃表面构建厚度约100纳米、粗糙度控制在50至80纳米之间的微纳复合结构,使水接触角小于10°,达到超亲水状态。其自清洁机理包括三个方面:第一,超亲水表面使少量雨水或清晨露水也能快速铺展为均匀水膜,水膜流动时将表面85%以上的粉尘和矿粉颗粒带走;第二,涂层配方中复合的锐钛矿型纳米TiO₂在太阳光下产生强氧化性的羟基自由基,能够将工业区常见的有机污染物和部分化学残留分解为二氧化碳和水,防止其固化粘结;第三,涂层具有良好的抗静电特性,表面电阻率控制在10⁷至10⁹Ω之间,大幅降低了干燥环境下因静电吸附导致粉尘二次堆积的概率。

考虑到金昌地区降雨稀少、蒸发量大的特点,盈彩同时向电站提供了定期辅助喷雾方案建议——在长期无雨的干旱季节,可每月利用低压喷雾系统对组件表面进行短时湿润,即可触发涂层的自清洁水膜效应,无需强力冲洗。这一方案得到电站运营方认可。

(二)施工实施过程

2025年3月,盈彩专业施工团队进驻金昌电站,利用春季沙尘间歇期的晴好天气完成了全部施工。具体流程如下:

首先,深度清洁。施工团队采用盈彩环保型光伏专用清洗剂,配合低压水洗和软毛刷擦洗,对全部1.2万块光伏组件进行逐块清洁。重点去除组件表面长期积累的工业粉尘薄垢、沙尘硬壳以及鸟粪等有机污染物。清洁后使用精密检测仪器验证表面洁净度,确保无残留油污或化学沉积物,为涂层附着提供良好基础。

其次,涂层涂覆。采用专业刮涂工具进行施工,每平方米表面涂层用量控制在技术规范要求范围内。施工时严格控制环境条件:温度15℃至30℃,相对湿度低于60%,无风沙天气。由于金昌春季偶有扬尘,施工团队在临时作业区搭建了简易防风围挡,避免涂覆过程中粉尘飘落在未干的涂层表面。涂层采用溶胶—凝胶法制备的全无机材料配方,施工后与光伏玻璃表面形成牢固的化学键合和三维网络结构。全站施工用时约12天,涂覆作业分区域进行,不影响电站其余区域的正常运行发电。

最后,质量检测。涂层完全固化后,技术人员进行了多项现场检测:水接触角测试显示平均值为8.5°,最低值7.8°,达到超亲水标准;附着力测试按ASTM D3359方法划格法检测,评级达到4B以上(剥离面积小于5%);透光率检测使用便携式光伏透光率仪,在380至1100纳米波段平均透光率较涂层施工前的清洁玻璃基准值提升4.1%,其中可见光波段增益4.6%。

(三)技术适配说明

盈彩纳米涂层采用全无机材料配方,耐候性优异。金昌地区冬夏温差大,冬季最低温可达-25℃,夏季地表温度超过60℃,涂层经过200个热循环加速老化试验后,水接触角仍保持在12°以下。同时,涂层对金昌地区工业环境中的硫酸盐和氟化物具备良好的耐腐蚀性,经实验室模拟加速腐蚀测试,涂层在pH值为4的酸性盐雾环境中暴露720小时后性能无明显衰减。设计使用寿命5至8年,可有效覆盖电站的中长期运营周期。

客户价值

(一)发电效率显著提升

涂层应用后,电站运营方连续跟踪了6个月的发电数据。与历史同期数据相比,施工后首月发电量提升9.2%,第二月提升11.5%。进入夏秋季节后,受益于偶尔的降雨和清晨露水的自清洁效应,组件表面始终维持在较低积尘水平,整体年度发电量提升幅度经测算可达8%至25%,平均增幅约22%。以一个5兆瓦电站年设计发电量700万千瓦时计算,相当于每年额外增加约154万千瓦时发电量,按当地脱硫燃煤标杆电价0.3078元/千瓦时计算,年增电费收入约47.4万元。这一收益可持续5至8年,累计增收可达237万至379万元。

(二)运维成本大幅降低

施工前,电站采用每月一次高压水枪清洗,全年清洗12次,单次耗水约10吨(因组件积尘严重需反复冲洗),年耗水约120吨。施工后,常规人工清洗频率降低至每年1至2次(主要为入冬前的全面检查和长期无雨季节的辅助喷雾),全年清洗用水量降至20吨以内,年节水超过100吨。清洗人工成本从每年约8万元降至2万元左右,降幅约75%。与此同时,由于不再需要频繁高空作业和水枪冲洗,组件因机械摩擦或高压水冲击造成的隐裂风险大幅降低,间接减少了组件维修更换成本。

(三)投资回报周期短

该电站涂层施工综合成本(含深度清洁、涂层材料费、施工费及质量检测)约为42万元。按照每年节约清洗成本约6万元和发电量提升带来的年增收益约47万元计算,年综合收益约53万元。投资回收期约为9.5个月,不到一年即可收回全部投入。涂层使用寿命5至8年,在投资回收后的4至7年期间,每年仍可稳定获得约53万元的净收益,长期经济效益十分突出。

(四)环境效益与社会效益

从环境效益看,年节水超过100吨对于干旱缺水的金昌地区意义明显;清洗频次减少也意味着清洗剂排放和水资源消耗的双重降低。涂层本身为全无机材料,不含有毒有害成分,施工及使用过程无VOC(挥发性有机物)释放,符合光伏电站绿色运营的要求。

从行业示范效应看,金昌电站位于典型的西北工业城市,其面临的沙尘与工业粉尘复合污染问题具有很强的代表性。该项目的成功实践,为盈彩纳米涂层产品在工业干旱地区的推广应用提供了可靠的技术验证和真实的数据支撑,也为同类环境下的光伏电站运维升级提供了一条低成本、高回报的可行路径。

(注:以上数据来源于项目实际应用实测数据,具体效果因电站所处环境、初始积污程度等因素可能存在差异。)



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