光伏发电项目驱鸟系统应用浅析

光伏发电项目驱鸟系统应用浅析

张遵旭

广东粤电阳江海上风电有限公司 广东省 珠海市  519000

【摘  要】 ：在光伏项目中，鸟巢和鸟类粪便在组件发电时会严重影响组件的发电效率，甚至容易引起组件的热斑效应，鸟类粪便由于其本身的组成成分极难清洗，造成光伏组件发电效率降低，组件寿命缩短。在南方地区，每年长时间都会有鸟类聚集在光伏组件上方，给运维人员带来极大的清洗压力和运维困难。因此，研究驱鸟系统在新能源光伏项目中的应用，利用驱鸟系统进行驱鸟，减少鸟类在光伏电站的停留时间，能有效预防鸟害事故，同时也减少了运维人员的工作量，提高了光伏电站的整体运维效率和发电效率。

【关键词】驱鸟系统；光伏电站；预防；影响分析

0 引言

根据近几年南方地区光伏电站运行的电站数据分析及现场运维情况了解到，鸟类群居及鸟类粪便极大的影响了光伏电站组件表面的清洁度，并且鸟类粪便极难清洗，许多电站组件多次清洗之后组件表面仍有残留，造成光伏电站整体效率逐年降低。针对如何预防鸟类群居及鸟类粪便对光伏电站的影响，有效减少鸟类在光伏电站的范围的停留时间，有效减少运维人员的清洗压力，保障光伏电站的发电效率。对驱鸟系统在新能源光伏项目中的应用研究很有必要。

1鸟类对光伏电站危害分析

1.1鸟类危害的原因

为了解鸟类危害的具体影响特征，为鸟类危害治理指明方向，首先我们需要了解南方地区的主要鸟类危害情况。以珠海地区为例，珠海地区主要的鸟类类型为海鸥、麻雀、家燕。该鸟类的主要特点是在沿海地区居住时间长，主要以群居生活方式为主，鸟类种群无明显的迁徙习惯。

鸟类对于光伏电站的危害种类很多，主要是集中以下几点：

（1）在电站白天运行时，鸟类在光伏组件上方盘旋，鸟群飞行的阴影遮挡住阳光照射的光线。

（2）鸟群在停止飞翔活动时，很可能会停留在光伏组件上方的支架檩条上，对光伏组件造成遮挡

（3）一些大型的鸟群在飞翔的时候会排出鸟类粪便，粪便停留在光伏组件上造成热斑效应，减少光伏组件的发电效率。

（4）光伏电站光伏区内，尤其是渔光互补项目会有大量的支架檩条和交直流电缆桥架，极为容易吸引鸟类在其中建造鸟巢，从而造成放电漏电的情况。除此之外，鸟类甚至会可能发生冲撞组件表面钢化玻璃的情况，但是发生故障的概率较小。

1.2鸟害发生的时间分析

通过对电站运维日常报告中查询组件清洗污染情况统计可以知道，南方地区光伏组件污染度最严重的时间大多数都处于3 月-9月，这段时间正处于鸟类繁殖的季节，也是鸟类进南北迁徙活动最多的时期，鸟类的活动也较为的频繁，各种鸟类粪便污染情况发生的次数也比较多，但是对于光伏电站来说，每年的3-9月份都是光照情况最好的月份，所以这段时间的组件清洗和鸟类粪便清洗也十分重要。对于每天来讲，发生鸟害的时间主要在早上和晚上，光伏电站需要注意的白天发电时段的驱鸟系统的运行应用实况。

2不同驱鸟器功能原理分析

在光伏电站鸟害治理中，驱鸟系统是唯一可靠的应用。在日常应用中，已诞生了风力驱鸟器、稻草人驱鸟器、电力防鸟刺、声波驱鸟器、气味驱鸟器等。同时，为进一步提高驱鸟效果，珠海地区推荐应用激光驱鸟器。且在此基础上，针对激光驱鸟器的使用特点，结合珠海地区的项目进行实例模型仿真。

2.1 风轮驱鸟器

目前大部分光伏项目应用较多的驱鸟器为风轮驱鸟器，只需有微风，风轮驱鸟器就会转动，驱鸟器转动之后会发出响声，响声会影响鸟类的飞行和停留，从而达到驱鸟的目的。随着对鸟害研究的深入，在风轮驱鸟器的基础上，在驱鸟器表面涂上镜面反光物质，通过对阳光进行反射，通过光照影响鸟类的视线，达到驱鸟的目的，但是阳光反射会造成光源不断闪烁，在光伏电站运行周围有可能会有村庄和城镇，光源闪烁可能会对居民日常生活造成影响，所以在珠海地区不推荐使用镜面反光物质。

同时，为了进一步用物理的方式使得鸟类无法驻足，可以在普通风轮驱鸟器的顶部安装刺状结构，使得鸟类无法靠近。此种驱鸟装置结构简单，成本低廉，安装方便，有利于光伏电站大面积安装，唯一需要注意的是风轮驱鸟器的固定问题，因为珠海地区台风天气较多，需要保证风轮驱鸟器能够长期工作。但在实际使用中发现，此种驱鸟器通过旋转地方式驱赶鸟类，长时间使用会造成鸟类的适应性，出现驱鸟效果随着使用时间延长逐渐减弱的情况。

2.2稻草人驱鸟器

稻草人驱鸟器通过模仿稻草人的形状，由于鸟类生活情况的不断变化，许多鸟类在人类驱赶的情况下都会做出被驱赶的反应活动，稻草人驱鸟器通过风力吹动使稻草人不断摇动，做出鸟类的驱赶动作，达到驱鸟目的。在实际应用中，如果风力不足以使驱鸟器一直处于活动状态，且并没有防止鸟类筑巢的物理措施，极易造成鸟类的适应性，长时间运用，效果不佳。

2.3通电鸟刺驱鸟器

通电鸟刺驱鸟器是在光伏组件上方设置一道通电鸟刺，通过伸出的刺状结构和小电流阻止鸟类靠近或者在光伏组件上方停留。鸟刺的原理是利用物理方防止鸟类停靠，其能够很好应对鸟类的适应性，长期使用，驱鸟效果良好。但其刺状结构同时也对光伏组件的安全运维和运维人员用清水清洗组件造成了不便影响，在进行组件清洗时需要断开鸟刺的电流。而且在光伏组件上方安装一道通电鸟刺，需要额外往外延伸一部分支架斜撑，增加了斜撑和檩条之间的连接负担，而且光伏组件直流电缆的东西向连接也会收到通电鸟刺的影响，在选择使用通电鸟刺驱鸟器的同时需要注意解决后期运维容易出现的困难。

2.4声波驱鸟器

声波驱鸟器通过使用光伏蓄电池或者电缆给声波器充电，声波器按照一定的声波频率，一定的声波范围造成一定来达到驱鸟的目的，声波驱鸟器利用超出人耳接收范围的超声波来驱除鸟类，鸟类的听力范围要大于人类，超声波能够产生令鸟类极为不舒服，但是却对人类没有影响的“噪声”。利用声波驱鸟器工作时，需要不断地改变仪器释放的超声波的频率，避免鸟类对超声波产生抗性，降低工作的效果。

声波驱鸟器其由电源部分、控制部分及发声部分组成。电源部分，通常采用太阳能光板与蓄电池相结合的方式，白天利用太阳能光板给蓄电池充电，整个全时段期间，蓄电池为整套系统提供电力或者进行外置的通电电缆进行供电。主要工作原理为，控制部分检测到有鸟类靠近时，控制发声部分发出一定频率的声音，驱赶鸟类，但此种驱鸟器成本较高，不利于大范围推广。

2.5激光驱鸟器

激光驱鸟器的原理是利用鸟类对不同波长的光线的敏感度不一样，选择一种南方地区鸟类对其敏感的波长的光线，通过不断发出该波长的光线，利用激光器发出该波长光线，达到驱鸟的效果。

通过文献研究可知，当外界光线低于 15 000 lux 时发射直径为 160 mm，波长为532 nm 的多束“棒状”绿色激光，模拟生物产生视觉反射的条件，绿色激光棒扫射时，鸟类就会犹如看到成群绿色大棒，鸟类在频繁受到该类波长光线的闪烁刺激的条件下，会尽量远离该波长光线，以达到驱鸟的效果。

激光驱鸟器是一种智能化驱鸟设备，因为本身光伏项目就有大量的直流光伏组件，我们能够直接利用光伏组件向激光驱鸟器供电根据激光驱鸟器的实际作用范围，在光伏场区内进行大面积安装。激光驱鸟器通过光缆进行远程控制，对鸟类进行监测，当发现有鸟类落在电力设备上时，就会启动激光设备，通过扩散器等设备将激光扩散成覆盖范围较大的光束，对鸟类进行刺激，达到驱鸟的目的。

根据相关厂家设备资料及相关文献，激光驱鸟器设备主要有 6个部分：

（1）是激光驱鸟器的基础安装支架部分，这部分主要是根据厂家提供的激光驱鸟器的尺寸，结合当地风速风压，进行支架安装，以满足在台风天气下设备不损坏。

（2）是激光驱鸟器的激光发射部分，激光发射装置是一个发射波长为 532nm 的绿光的激光发射源，主要由激光器和光学扩束模块组成。

（3）是激光驱鸟器的光感控制部分，对外部的信息进行采集，根据实际的情况去进行分析，得到应当要输出的激光功率，从而调整激光发射器需要发射激光的功率。同时发射信号给远程控制室，控制室可以根据接收信号进行远程调整激光功率。

（4）是激光驱鸟器的电源部分，根据厂家资料显示，一般采用光伏组件进行供电可以解决激光驱鸟器的电源问题。

（5）是激光驱鸟器的扫描部分，扫描装置就是负责让激光能够对变电站全部区域进行扫描的设备，主要由俯仰电机、方位电机和控制电路组成，控制电路能够控制激光扫描的方位，并且还对电机起到一个保护的作用。

（6）是激光驱鸟器的是显示控制器，显示控制器能够将激光驱鸟器中各种主要的参数进行显示，并且还能够发出一些警告信号，方便人们对整个设备进行监测和控制。

利用这样的设备，能够对光伏电站周围区域不断地进行扫描，使扫描到的区域不能够有鸟类进行活动，长时间作用下将会迫使附近的鸟类寻找其他的栖息地，可以说是能够从根本上减少鸟害的发生。

3驱鸟系统光伏电站应用方案

以珠海地区的珠海三灶鱼林村光伏复合项目（二期）为例，该项目场址位于广东省珠海市三灶县内，经纬度为21°92′N,110°47′E。场址区海拔高程为10~150m，光伏发电项目一次建成，场址总面积约为1000亩，总装机容量为80MW。

3.1 驱鸟系统的作用范围及布置情况

首先明确整体光伏电站的布置的红线范围和激光驱鸟器的作用范围，球型激光发射器发出激光束等级为二级激光，符合 IEC 60825-1 Ed.1.2 标准要求，对人体眼睛无害。激光束低角度扫射周围环境，实际最远距离为 600 m,针对光伏电站光伏组件的辐射范围选定为直径500m，半径250m的圆形辐射范围。在此需要说明，虽然激光束不会对人体的皮肤和眼睛造成伤害，但工作人员应尽量避免眼睛直视激光束。

结合光伏组件布置的红线范围，在红线范围内进行驱鸟器位置的布置，尽量覆盖全部的光伏电站红线范围内。

3.2光伏组件布置和驱鸟器的布置

通过CAD设计软件，将10台相同型号的驱鸟器进行布置，布置情况和驱鸟器的编号情况如下图。

将 10 款相同型号的驱鸟装置在同一环境下完成充放电模拟试验。平均充电时间为 12.11 h，平均放电时间为 36.06 h。将测试后的所有样品置于上述的附图的布置点附近，所有功能同时开启并记录装置续航时间，观察鸟类是否仍长期在光伏组件上空盘旋。结果显示，鸟类数量大幅减少，在光伏组件上空停留的时间大幅减少的现象。经过试验验证，光伏电站设备驱鸟装置能够阻止鸟类在装置保护范围内的侵入和栖息，有效减少了鸟类在光伏组件上空停留的时间，减少了运维人员的运维困难和组件的清洗难度，达到了预期目标。但是目前光伏项目的运行时间还较短，目前还没有收集到在发电效率和发电量明显提高的数据，后续根据光伏电站的长期运行情况，逐步完善在发电效率上提高的具体情况分析。

3.3激光驱鸟器的优点

激光驱鸟器根据厂家资料，辐射范围约为为直径500m，半径250m的圆形范围，而且工作效率稳定，因此具有许多优点，具体优点如下：

（1）工作稳定可靠，因为激光驱鸟器本身是利用激光调节，所以对大部分天气并不敏感，只有大雾天气可能激光的穿透性不足，但是大雾天气一般光伏组件的发电情况也不会特别理想，可以按照忽略考虑。因此，激光驱鸟器可以在大部分天气中进行工作。

（2）激光驱鸟器对鸟类没有有伤害，只是改变了光伏电站周围的一些环境，让鸟类不适应在此处进行生存从而达到驱鸟的效果，对鸟类的其他方面没有影响，能够达到保护鸟类的效果，激光驱鸟器能够较为智能化的设置发出激光的频率，并且有着较为稳定的特性，只要保证装置能够有着电力供应，就能够自动地去进行运行，方便快捷。

（3）激光驱鸟器方便快捷，便于安装，节省人力物力。

（4）激光驱鸟器不需要人为地去进行管理，并且对光伏组件发电效率无明显影响。

3.4驱鸟系统的应用展望

目前，光伏电站驱鸟系统已在多种不同的光伏发电项目投入使用。通过实际反馈，驱鸟系统具有以下特点：第一，覆盖范围广，多点位、全覆盖置于光伏组件及其相关设备上，能够有效阻止鸟类在光伏组件上方停留。第二，综合化、智能化驱鸟，弥补了以往同类产品功能单一的缺点，驱鸟效果更明显。第三，装置所用的激光驱鸟系统，有效驱赶，不伤害鸟类。第四，装置安装便利，不受空间限制，完美契合防护区域，实时防护。驱鸟装置的投入使用，有效提升了光伏电站的发电效率，在较大程度上降低了人力维护成本。

4 结语

预防鸟害故障，保障提高光伏电站的发电效率，减少运维人员的运维难度，在光伏电站红线内安装激光驱鸟器是行之有效的方法。使用激光驱鸟器，其本身的装置安全性较高，驱鸟效率高，后续鸟类对于该类驱鸟器的适应性提高较为缓慢。在不破坏生态环境的前提，有效提高光伏电站的发电效率，提高驱鸟器在光伏电站的逐步应用实现人与自然的和谐共处的有效途径。

参考文献：

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[3]陈 硕，池浩南，林 海.变电站驱鸟器存在问题及改进措施[A].中国新技术新产品，2018,3:37-38.

作者简介：

第一作者： 广东粤电阳江海上风电有限公司 张遵旭