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综述：
格尔木电站处于柴达木盆地中格尔木河东区域，该区域以地下水补给河水为主，水质异常碱化，有很强地貌分区性特征。格尔木河作为察尔汗卤水资源湖——达布逊湖的主要地表水补给源，对盐类资源有重要的影响。
本文通过分析格尔木电站水质、组件表面灰尘成分试得到格尔木电站灰尘的形成机理及灰尘和水质相关性。
1.样本选取说明
灰尘：收集格尔木电站不同安装时期的组件，收集组件表面灰尘，灰尘样本选取如表1。
3.水质分析
1)格尔木电站地理分析
如图3所示，格尔木河源于昆仑山主峰布尔汗布达山。出山口后北流最后注入达布逊湖，河长352km集水面积18468km2。达布逊湖湖体呈东西走向，基本为闭流湖，南缘注入该湖的东、西格尔木河是其唯一地表水补给源。
格尔木电站位于格尔木市向东30km的区域，位于图3所示属于洪冲积扇区东河段区域。结合表4可知，该区域是洪冲积扇区东河段区域（为区域Ⅱ2）该区域水化学特征出现显著的异常变化，矿化度平均为2183.057mg／L，已属半碱水类，平均硬度为6.528mol／L，属极硬水。化学组分含量变化上除Ca2+、HCO3—含量变化不大，其余各种离子含量变化都很大，离散系数大于30％。表现出明显的化学不稳定性，水型已从碳酸盐型转化为氯化物型。洪冲积扇区东河段由于地层本身含盐量高，再加上强的蒸发浓缩，导致区域水质碱化，成为整个流域甚至整个柴达木盆地河水矿化度最高的区段，形成特征的地球化学障[2]。
4.玻璃表面灰尘颗粒形成原因分析
如表2所示，灰尘中元素含量比例排序为Al＞Mg＞Fe＞K＞Ca＞Na＞Ti，如图2所示，灰尘样品化合物颗粒为硅酸铝钾、硅酸铝钙、硅酸镁铁、钠的铝硅酸盐、钙镁铝硅酸盐。现通过下述分析说明灰尘元素及颗粒物形成原因。
1）Al：物质的量占比为4.39%，是灰尘金属元素中占比最多的元素，但水质分析中并不含有Al。是由于在格尔木电站区域化学不稳定，该地区水质从碳酸盐型转化为氯化物型。由于氯元素属于卤素元素，十分活跃，容易和其他金属元素反应。铝边框不生锈是因为有致密的氧化膜，并且可以在破坏时再生，但因为氯离子太活泼，铝边框受到井水冲刷时外层会受到腐蚀，故在灰尘成分分析时可看到硅酸铝钾、硅酸铝钙、钠的铝硅酸盐、钙镁铝硅酸盐均含有铝，金属Al离子占比最大。
2）Mg、K、Ca、Na：由表4所示在格尔木电站区域的Mg、K、Ca、Na四种元素对比Ⅰ区域Ⅱ1区域有明显的激增。明显的该四种元素可由井水冲洗带来，并通过硅酸盐固定后，成为组件表面灰尘颗粒物；同时测试格尔木电站井水总硬度为423.3mg/L(见附件一)，属于极硬水，硬水是溶有较多含Mg、Ca的水，硬水中的钙盐镁盐蒸发后会在物质表面留下明显水渍。
5.氯化物型水质对组件玻璃表面影响
格尔木电站使用玻璃为钢化镀膜玻璃，主要成分化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2等。玻璃表面镀膜主要成分是 SiO2。如上所述格尔木电站水样为极硬水，PH值为8.40。下文从腐蚀和残留水渍来分析该地区水质对玻璃透过率的影响。
1)碱性卤水对玻璃腐蚀
格尔木电站井水呈碱性，有自由OH—离子，易对玻璃网络体中的 Si-O 键进行亲核进攻，从而使 Si-O键断裂[3]。相比酸，碱和玻璃的反应更快，并在井水的卤素复合盐作用下，加快玻璃表面腐蚀，由于在井水冲刷过程中水量随机性较大，可导致玻璃表面被腐蚀后粗糙度分布不均匀。长期腐蚀反应会破坏玻璃表面AR镀层。如图2所示，盐类化合物均含有硅酸，更一步证明玻璃表面已经被腐蚀。
如上所述铝边框受到井水冲刷时外层会受到腐蚀导致Al金属元素在灰尘元素分析中比例最高。并且由于Cl元素活性可看到玻璃中的Fe离子析出形成相关硅酸盐。
综上可看到该地区碱性卤水对玻璃及金属均有较强的腐蚀性。
2)极硬水蒸发残留水渍
格尔木电站水质矿化度为864.868mg/L，水的总硬度为423.3 mg/L，其中暂时硬度为174.2 mg/L ，永久硬度为249.2 mg/L。水的总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，其中包括碳酸盐硬度（即通过加热能以碳酸盐形式沉淀下来的钙、镁离子，故又叫暂时硬度）和非碳酸盐硬度（即加热后不能沉淀下来的那部分钙、镁离子，又称永久硬度）。碳酸盐、非碳酸盐会经过水汽蒸发后残留在玻璃表面，碳酸盐和腐蚀后硅酸盐堆积玻璃表面将进一步影响玻璃透过率，并且碳酸盐会以白色沉淀吸附在组件表面，相对比其他地区格尔木电站蒸发残留高。
6. 未来及展望
无论是玻璃AR镀膜腐蚀还是残留水渍都会影响玻璃的透过率，进而更进一步的影响到组件发电量，目前出现的很多的防灰尘镀膜的玻璃涂层，都是基于亲水性改造，这类涂层是否能对格尔木地区的碱性卤硬水冲洗有效，或是能否禁得住冲洗需进行更近一步的测试。
参考文献:
[1] 高德东,孟广双,王珊等.荒漠地区电池板表面灰尘特性分析[J].可再生能源,2015,33(11):1597-1602.
[2] 谭红兵,刘兴起,于升松等.格尔木河中下游一达布逊湖段水化学变化特征研究[J].湖泊科学,2001,13(1):43-50.DOI:10.18307/20010107
论文作者:杨若婷,魏亚楠,徐斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/15
标签：格尔木论文; 玻璃论文; 电站论文; 灰尘论文; 碳酸盐论文; 表面论文; 水质论文; 《电力设备》2018年第5期论文;