尘埃沉积对干旱地区光伏电池系统最佳规模设计的影响：以沙特阿拉伯为例

《Scientific Reports》：Influence of dust deposition on optimal sizing of PV-battery system in arid region: a case study for Saudi Arabia

　　

摘要

在干旱地区，灰尘积聚是光伏系统面临的主要挑战，它会降低系统效率并增加系统成本。本研究分析了灰尘对沙特阿拉伯典型家庭独立光伏-蓄电池系统最佳规模设计的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散光谱仪（EDS）对灰尘样本进行了分析，发现灰尘颗粒大小不均匀（1–100微米，平均约50微米），主要由氧（58.6%）和硅（11.8%）组成。当灰尘密度分别为0.7、1.4和2.1毫克/平方厘米时，灰尘使玻璃的透光率从清洁状态下的1降低到0.704、0.496和0.349。研究人员开发了一个基于MATLAB的技术经济模型，在保证供电概率为0%的前提下优化系统设计。在清洁条件下，要满足约2千瓦的典型家庭用电负荷，最佳系统配置为10.5千瓦峰值功率的光伏组件（21块模块）和5块蓄电池，其平准化成本（LCOE）为0.22美元/千瓦时。当灰尘密度为0.7毫克/平方厘米时，所需的光伏组件功率增加到15千瓦峰值功率（30块模块）和5块蓄电池，LCOE为0.27美元/千瓦时。在灰尘密度为1.4毫克/平方厘米时，需要19.5千瓦峰值功率的光伏组件（39块模块）和6块蓄电池，LCOE上升至0.33美元/千瓦时。当灰尘密度为2.1毫克/平方厘米时，系统需要21千瓦峰值功率的光伏组件（42块模块）和9块蓄电池，LCOE达到0.40美元/千瓦时，成本增加了82%。研究结果强调了采取防尘措施的重要性，以确保光伏系统的可靠性和成本效益。