书籍详情
光伏系统清洁维护技术
作者：高德东 等著
出版社：电子工业出版社
出版时间：2021-10-01
ISBN：9787121421013
定价：¥148.00
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内容简介
本书研究了太阳能光伏发电系统清洁技术现状，主要内容包括太阳能资源开发现状、光伏产业规模及节能减排潜力、太阳能发电形式与组件类型、光伏系统清洁方法、灰尘特性、灰尘颗粒黏附机理、电池板表面灰尘清洁机理、试剂选用与评估、清洁与光伏组件寿命。
作者简介
高德东男，1980年11月生，山东荣成人，工学博士，教授，主要研究方向包括：光伏系统运维技术、计算机辅助医疗工程和制造业信息化等。2014年入选青海省第九批自然科学与工程技术学科带头人，2016年入选青海省高端创新人才“****”拔尖人才，2020年入选青海省昆仑英才高端创新创业人才―领军人才，2018年获得第九批青海省高等学校骨干教师称号，发表期刊和会议学术论文60余篇。主要教育和工作经历如下：教育经历2011年9月至2017年3月 浙江大学机械工程学院， 机械电子工程，获博士学位；2004年9月至2007年1月 清华大学精仪系，机械电子工程，获硕士学位；2000年9月至2004年6月 青海大学机械系，计算机科学与技术，获学士学位。工作经历2007年3月至今 青海大学机械工程学院，助教/讲师/副教授/教授；2009年9月至2010年6月 清华大学/密歇根大学，访问学者。王珊女，1983 年2 月生，河北保定人，工学硕士，副教授，主要研究方向包括：光伏清洁技术、材料表面处理等。2016 年获得青海省小岛奖，发表期刊和会议学术论文 30 余篇。主要教育和工作经历如下：教育经历2009年9月至2012年7月 青海大学机械工程学院，材料学，获硕士学位；2001年9月至2005年6月 燕山大学材料，材料科学与工程，获学士学位。工作经历2005年9月至今 青海大学机械工程学院，助教/讲师/副教授。孟广双男，1987年06月生，河北唐山人，硕士研究生，讲师，主要研究方向包括：光伏清洁技术、机电一体化技术等。2018年获得唐山市凤凰英才，主要教育和工作经历如下：教育经历2012年9月至2015年6月 青海大学机械工程学院，机械电子工程，获硕士学位；2008年9月至2012年6月 青海大学机械工程学院，机械设计制造及自动化，获学士学位。工作经历2015年6月至今 唐山工业职业技术学院自动化工程系，助教/讲师。辛元庆男，1990年3月生，青海民和人，工学硕士，工程师，主要研究方向包括：光伏系统运维技术、光伏组件及关键部件检测技术等，主要教育和工作经历如下：教育经历2012年9月至2015年6月 青海大学机械工程学院，机械设计及理论，获硕士学位；2008年9月至2012年6月 燕山大学机械工程学院，机械工程，获学士学位。工作经历2016年9月至今 青海省产品质量监督检验所，助理工程师/工程师2015年7月至2016年8月 黄河水电光伏产业技术有限公司，助理工程师2014年7月至2014年12月 北京瑞柏泰克科技有限公司（实习），技术员
目录
符 号 表
绪 论
0．1 从能源危机谈起 / 009
0．2 太阳和太阳能 / 010
0．2．1 太阳的能量 / 011
0．2．2 太阳能资源 / 012
0．3 光伏产业规模及节能减排潜力 / 013
0．3．1 光伏产业规模 / 013
0．3．2 节能减排能力 / 015
0．4 清洁维护的重要性 / 016
0．5 本书结构 / 018
第1章 太阳能发电形式与组件类型
1．1 太阳能发电技术概述 / 020
1．1．1 太阳能光伏发电 / 020
1．1．2 太阳能光热发电 / 021
1．2 光伏发电组件构成 / 022
1．2．1 非聚光太阳能电池 / 022
1．2．2 聚光太阳能电池 / 025
1．3 光伏组件安装方式 / 027
1．3．1 固定式安装方式 / 027
1．3．2 跟踪式安装方式 / 031
1．3．3 光伏跟踪系统和
支架材料 / 037
1．3．4 光伏阵列基础工程 / 039
1．4 太阳能光热发电安装方式 / 040
1．4．1 槽式太阳能光热
发电系统 / 040
1．4．2 塔式太阳能光热
发电系统 / 042
1．4．3 碟式斯特林太阳能光热
发电系统 / 046
1．4．4 菲涅尔式太阳能光热
发电系统 / 048
1．4．5 4种太阳能光热发电
技术比较 / 049
1．5 光伏/光热电站对环境的影响 / 050
1．6 光伏/光热系统对清洁维护
的影响 / 053
1．7 本章小结 / 055
第2章 光伏系统清洁方法
2．1 人工清洁方式 / 056
2．2 半自动化清洁方式 / 059
2．2．1 固定管道式清洁方式 / 060
2．2．2 各类机械化清洁车 / 061
2．2．3 光热系统清洁车辆 / 069
2．3 自动化清洁方式 / 072
2．3．1 依托支架运行的
清洁机器人 / 073
2．3．2 阵列表面爬行机器人 / 080
2．4 组件清洁方式选择
和自清洁技术 / 086
2．4．1 组件清洁方式选择 / 086
2．4．2 自清洁技术 / 087
2．5 本章小结 / 092
第3章 灰尘的来源、成因、性质与影响
3．1 灰尘来源 / 094
3．1．1 柴达木盆地的降水量 / 094
3．1．2 柴达木盆地的沙尘天气 / 096
3．1．3 风沙对电池板的
冲蚀作用 / 098
3．2 光伏组件表面积灰成因 / 100
3．2．1 积灰的形式与沉积机理 / 100
3．2．2 积灰的影响因素 / 103
3．3 灰尘颗粒特性分析 / 108
3．3．1 灰尘成分分析 / 108
3．3．2 灰尘形貌与粒径分析 / 111
3．4 灰尘对光伏发电的影响 / 120
3．4．1 灰尘颗粒对电池板
受光面积的影响 / 121
3．4．2 灰尘量对光伏发电
转换效率的影响 / 125
3．4．3 灰尘对衰减寿命的影响 / 131
3．4．4 灰尘引起的其他效应 / 133
3．5 本章小结 / 136
第4章 灰尘颗粒粘附机理
4．1 不考虑接触变形的力学分析 / 139
4．1．1 灰尘粘附的能量
角度分析 / 140
4．1．2 灰尘在电池板上的宏观
分子受力 / 141
4．2 经典接触力学模型 / 146
4．2．1 基于Hertz接触理论的
粘附接触模型 / 146
4．2．2 DMT接触理论 / 148
4．2．3 JKR接触理论 / 150
4．2．4 Maugis-Dugdale
接触理论 / 153
4．2．5 接触理论总结 / 156
4．3 基于弹簧阻尼的粘附接触模型 / 160
4．3．1 基于JKR接触理论的灰尘
与电池板的粘附模型 / 160
4．3．2 弹簧阻尼模型 / 161
4．3．3 弹簧系数和阻尼
系数的确定 / 163
4．3．4 接触力计算方法 / 164
4．3．5 接触力分析 / 164
4．3．6 多灰尘颗粒粘附
接触模型 / 167
4．4 分形接触模型 / 168
4．4．1 单灰尘颗粒粘附力建模 / 169
4．4．2 多灰尘颗粒粘附力估算 / 171
4．5 灰尘与电池板间的静电作用力 / 172
4．5．1 “镜像”接触静电力 / 173
4．5．2 双电层静电力 / 176
4．6 灰尘颗粒重力及合力作用 / 179
4．7 灰尘颗粒与电池板之间的
毛细作用力 / 183
4．8 灰尘粘附力测量技术 / 184
4．8．1 AFM测量技术 / 185
4．8．2 微机械分离测量技术 / 185
4．8．3 静电测试方法 / 186
4．8．4 离心分离测量技术 / 187
4．8．5 激光分离测量技术 / 188
4．9 本章小结 / 188
第5章 电池板表面灰尘清洁机理
5．1 表面微颗粒物理清除机理 / 192
5．1．1 灰尘颗粒清除方式 / 193
5．1．2 灰尘颗粒清除运动方式 / 193
5．2 高压水射流清洗机理 / 195
5．2．1 扇形喷嘴清洁过程 / 195
5．2．2 水射流清洗力和
能量分析 / 197
5．2．3 水射流清洁效果 / 200
5．2．4 高压气流辅助清洁工艺 / 201
5．3 机械擦除实验研究 / 203
5．3．1 实验材料和装置 / 204
5．3．2 清洁实验分析 / 205
5．4 毛刷清洁作用机理 / 212
5．4．1 刷丝清洁力学建模 / 212
5．4．2 灰尘对刷丝的
作用力分析 / 214
5．4．3 清洁力大小分析 / 223
5．5 柔性梁模型实验验证 / 225
5．5．1 实验装置 / 225
5．5．2 压力实验验证 / 227
5．5．3 清洁实验验证 / 229
5．5．4 积灰条件下组件
效率计算 / 230
5．5．5 实验结果 / 232
5．6 本章小结 / 235
第6章 试剂选用与评估
6．1 表面微颗粒的化学清除机理 / 237
6．2 清洁过程中电池板发电功率
动态变化规律 / 239
6．3 试剂清洁实验 / 241
6．3．1 实验试剂 / 241
6．3．2 太阳能电池板和
高压清洗机 / 242
6．3．3 清洁实验结果 / 243
6．4 实验结果 / 245
6．4．1 实验数据分析 / 245
6．4．2 回复时间和回复率分析 / 247
6．5 试剂清洁对电池板性能的影响 / 248
6．6 试剂残留与清洁方案 / 249
6．6．1 试剂残留影响 / 249
6．6．2 清洁方案 / 251
6．7 本章小结 / 252
第7章 清洁与光伏组件寿命
7．1 中国光伏组件报废预测 / 254
7．2 运行20年以上光伏组件
功率衰减研究 / 256
7．3 光伏组件故障类型 / 257
7．4 光伏组件性能衰减成因 / 259
7．4．1 封装材料老化衰减 / 259
7．4．2 电池光致衰减 / 260
7．4．3 电势诱导衰减 / 261
7．5 清洁对光伏组件寿命的影响 / 264
7．6 本章小结 / 266
参考文献 / 267
绪 论
0．1 从能源危机谈起 / 009
0．2 太阳和太阳能 / 010
0．2．1 太阳的能量 / 011
0．2．2 太阳能资源 / 012
0．3 光伏产业规模及节能减排潜力 / 013
0．3．1 光伏产业规模 / 013
0．3．2 节能减排能力 / 015
0．4 清洁维护的重要性 / 016
0．5 本书结构 / 018
第1章 太阳能发电形式与组件类型
1．1 太阳能发电技术概述 / 020
1．1．1 太阳能光伏发电 / 020
1．1．2 太阳能光热发电 / 021
1．2 光伏发电组件构成 / 022
1．2．1 非聚光太阳能电池 / 022
1．2．2 聚光太阳能电池 / 025
1．3 光伏组件安装方式 / 027
1．3．1 固定式安装方式 / 027
1．3．2 跟踪式安装方式 / 031
1．3．3 光伏跟踪系统和
支架材料 / 037
1．3．4 光伏阵列基础工程 / 039
1．4 太阳能光热发电安装方式 / 040
1．4．1 槽式太阳能光热
发电系统 / 040
1．4．2 塔式太阳能光热
发电系统 / 042
1．4．3 碟式斯特林太阳能光热
发电系统 / 046
1．4．4 菲涅尔式太阳能光热
发电系统 / 048
1．4．5 4种太阳能光热发电
技术比较 / 049
1．5 光伏/光热电站对环境的影响 / 050
1．6 光伏/光热系统对清洁维护
的影响 / 053
1．7 本章小结 / 055
第2章 光伏系统清洁方法
2．1 人工清洁方式 / 056
2．2 半自动化清洁方式 / 059
2．2．1 固定管道式清洁方式 / 060
2．2．2 各类机械化清洁车 / 061
2．2．3 光热系统清洁车辆 / 069
2．3 自动化清洁方式 / 072
2．3．1 依托支架运行的
清洁机器人 / 073
2．3．2 阵列表面爬行机器人 / 080
2．4 组件清洁方式选择
和自清洁技术 / 086
2．4．1 组件清洁方式选择 / 086
2．4．2 自清洁技术 / 087
2．5 本章小结 / 092
第3章 灰尘的来源、成因、性质与影响
3．1 灰尘来源 / 094
3．1．1 柴达木盆地的降水量 / 094
3．1．2 柴达木盆地的沙尘天气 / 096
3．1．3 风沙对电池板的
冲蚀作用 / 098
3．2 光伏组件表面积灰成因 / 100
3．2．1 积灰的形式与沉积机理 / 100
3．2．2 积灰的影响因素 / 103
3．3 灰尘颗粒特性分析 / 108
3．3．1 灰尘成分分析 / 108
3．3．2 灰尘形貌与粒径分析 / 111
3．4 灰尘对光伏发电的影响 / 120
3．4．1 灰尘颗粒对电池板
受光面积的影响 / 121
3．4．2 灰尘量对光伏发电
转换效率的影响 / 125
3．4．3 灰尘对衰减寿命的影响 / 131
3．4．4 灰尘引起的其他效应 / 133
3．5 本章小结 / 136
第4章 灰尘颗粒粘附机理
4．1 不考虑接触变形的力学分析 / 139
4．1．1 灰尘粘附的能量
角度分析 / 140
4．1．2 灰尘在电池板上的宏观
分子受力 / 141
4．2 经典接触力学模型 / 146
4．2．1 基于Hertz接触理论的
粘附接触模型 / 146
4．2．2 DMT接触理论 / 148
4．2．3 JKR接触理论 / 150
4．2．4 Maugis-Dugdale
接触理论 / 153
4．2．5 接触理论总结 / 156
4．3 基于弹簧阻尼的粘附接触模型 / 160
4．3．1 基于JKR接触理论的灰尘
与电池板的粘附模型 / 160
4．3．2 弹簧阻尼模型 / 161
4．3．3 弹簧系数和阻尼
系数的确定 / 163
4．3．4 接触力计算方法 / 164
4．3．5 接触力分析 / 164
4．3．6 多灰尘颗粒粘附
接触模型 / 167
4．4 分形接触模型 / 168
4．4．1 单灰尘颗粒粘附力建模 / 169
4．4．2 多灰尘颗粒粘附力估算 / 171
4．5 灰尘与电池板间的静电作用力 / 172
4．5．1 “镜像”接触静电力 / 173
4．5．2 双电层静电力 / 176
4．6 灰尘颗粒重力及合力作用 / 179
4．7 灰尘颗粒与电池板之间的
毛细作用力 / 183
4．8 灰尘粘附力测量技术 / 184
4．8．1 AFM测量技术 / 185
4．8．2 微机械分离测量技术 / 185
4．8．3 静电测试方法 / 186
4．8．4 离心分离测量技术 / 187
4．8．5 激光分离测量技术 / 188
4．9 本章小结 / 188
第5章 电池板表面灰尘清洁机理
5．1 表面微颗粒物理清除机理 / 192
5．1．1 灰尘颗粒清除方式 / 193
5．1．2 灰尘颗粒清除运动方式 / 193
5．2 高压水射流清洗机理 / 195
5．2．1 扇形喷嘴清洁过程 / 195
5．2．2 水射流清洗力和
能量分析 / 197
5．2．3 水射流清洁效果 / 200
5．2．4 高压气流辅助清洁工艺 / 201
5．3 机械擦除实验研究 / 203
5．3．1 实验材料和装置 / 204
5．3．2 清洁实验分析 / 205
5．4 毛刷清洁作用机理 / 212
5．4．1 刷丝清洁力学建模 / 212
5．4．2 灰尘对刷丝的
作用力分析 / 214
5．4．3 清洁力大小分析 / 223
5．5 柔性梁模型实验验证 / 225
5．5．1 实验装置 / 225
5．5．2 压力实验验证 / 227
5．5．3 清洁实验验证 / 229
5．5．4 积灰条件下组件
效率计算 / 230
5．5．5 实验结果 / 232
5．6 本章小结 / 235
第6章 试剂选用与评估
6．1 表面微颗粒的化学清除机理 / 237
6．2 清洁过程中电池板发电功率
动态变化规律 / 239
6．3 试剂清洁实验 / 241
6．3．1 实验试剂 / 241
6．3．2 太阳能电池板和
高压清洗机 / 242
6．3．3 清洁实验结果 / 243
6．4 实验结果 / 245
6．4．1 实验数据分析 / 245
6．4．2 回复时间和回复率分析 / 247
6．5 试剂清洁对电池板性能的影响 / 248
6．6 试剂残留与清洁方案 / 249
6．6．1 试剂残留影响 / 249
6．6．2 清洁方案 / 251
6．7 本章小结 / 252
第7章 清洁与光伏组件寿命
7．1 中国光伏组件报废预测 / 254
7．2 运行20年以上光伏组件
功率衰减研究 / 256
7．3 光伏组件故障类型 / 257
7．4 光伏组件性能衰减成因 / 259
7．4．1 封装材料老化衰减 / 259
7．4．2 电池光致衰减 / 260
7．4．3 电势诱导衰减 / 261
7．5 清洁对光伏组件寿命的影响 / 264
7．6 本章小结 / 266
参考文献 / 267
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