30MWP并網(wǎng)光伏電站項目工程太陽能資源分析

30MWP并網(wǎng)光伏電站項目工程太陽能資源分析省地處中高經(jīng)緯度地帶，太陽輻射強度大，光照時間長，年總輻射量可達5800MJ/m2—7400MJ/m2,其中直接輻射量占總輻射量的60%以上，僅次于西藏，位居全國第二。從氣象部門提供的省總輻射空間變化分布圖（圖2-1-1）中可看出，其空間分布特征是西北部多，東南不少，太陽資源特別豐富的地區(qū)位于柴達木盆地、唐古拉山南部，年太陽總輻射量大于6800MJ/m2；太陽資源豐富的地區(qū)位于海南（除同德）、海北、果洛州的瑪多、瑪沁、玉樹及唐古拉山北部，年太陽總輻射量為6200MJ/m2—6800MJ/m2；太陽能資源較豐富地區(qū)主要分布于海北的門源、東部農(nóng)業(yè)區(qū)、黃南州、果洛州南部、西寧市以及海東地區(qū)，年太陽總輻射量小于6200MJ/m2。省海南州縣地區(qū)太陽能年輻射總量大于6400MJ/m2，為太陽能資源最豐富帶，具有較好的開發(fā)前景。圖2-1-1省總輻射空間變化分布圖1.1區(qū)域光資源概況縣氣象站地理坐標(biāo)為東經(jīng)100°37′、北緯36°16′，觀測場海拔高度為2835.6m，建站時間為1953年1月。該站的主要業(yè)務(wù)有地面觀測、沙塵暴、酸雨、農(nóng)業(yè)氣象、生態(tài)環(huán)境等基礎(chǔ)觀測。貴南站建于1957年1月，在貴南縣城南臺路1號，北緯35°35′，東經(jīng)100°45′，海拔高度3201.9米。目前收集到1971～2007年的太能輻射資料和2008年全年的太陽能輻射觀測資料。在本研究階段，采用縣氣象站和貴南氣象站作為本工太陽輻射的代表站，并將綜合考慮兩站與場址相對位置選擇太陽輻射資料作為本階段太陽輻射研究和計算依據(jù)。1.2多年氣象資料統(tǒng)計1.1.1基本氣象資料縣位于盆地，具有顯著的高原大陸性氣候特征。地勢高，氣溫多變，晝夜及地形溫差較大，無霜期短，年日照時間長，大部分地區(qū)寒冷而干燥，冬季嚴寒夏季涼爽，屬高原大陸性氣候區(qū)。（1）主要氣象要素根據(jù)海南州氣象局資料統(tǒng)計：全年日照時數(shù)3115.4～2719.8h，全年平均氣溫4.0℃，極端最低氣溫-27.7℃，極端最高氣溫33.7℃，全年平均降水量314.4mm，年總蒸發(fā)量1691.1mm，無霜期99d，最大凍土深1.5m，平均風(fēng)速1.8m/s，大風(fēng)日數(shù)平均30～85d。?0℃，主要氣象要素見表2-2-1。表2-2-1主要氣象要素表名稱單位數(shù)量年平均氣溫℃4無霜期d99年平均降水量mm314.4極端最低氣溫℃-27.7極端最高氣溫℃33.7平均風(fēng)速m/s1.8年日照最大日照時數(shù)h3115.4年日照最大日照時數(shù)h2719.8年平均蒸發(fā)量mm1691.1大風(fēng)日數(shù)d30~85最大凍深m1.51.1.22008年全年輻射數(shù)據(jù)分析通過對貴南氣象站提供的2008年全年日照輻射量進行插補修正，得到2008年各月的日照輻射量折線圖如下：從上圖可以看出，此地區(qū)全年日照量充沛，輻射量高峰主要從三月開始，直到八月結(jié)束，日照高峰持續(xù)時間長，在此段時間段的輻射量占全年輻射量的61.6%，輻射量最低為一月份，十二月份次之。2008年全年輻射總量達6216.6MJ/M2,總?cè)照諘r數(shù)達2646.2h。一年內(nèi)各月輻射量及日照時數(shù)分布情況如下：月份輻射量光照時數(shù)1327.79170.92425.11230.43613.06268.94607.88214.25701.20264.16658.95241.57643.47230.28630.79213.59479.77177.910465.45224.911353.75176.512351.77231.2全年共計6260.992646.21.1.3多年日照輻射量分析縣主要的氣象災(zāi)害有干旱、大風(fēng)、沙塵暴等，根據(jù)縣氣象站37年實測氣象資料，將其它各氣象要素進行統(tǒng)計，見表2-2-2所示。表2-2-2其它主要氣象要素月份日照時數(shù)日照百分率沙塵暴日數(shù)冰雹日數(shù)雷暴日數(shù)1233.4764002221.6737003247.46712024256.5657185261.9605115.16241.3551148.77250.957018108260.56201310.69218.459174.310238.76912811243.58020012231.778400全年2907.866436556.7雖然氣候干燥，氣象災(zāi)害較多，但干旱氣候區(qū)豐富的太陽能、熱量、風(fēng)力資源、大氣成分資源等氣候資源，是可再生利用的?？筛鶕?jù)縣氣候資源的分布狀況，開發(fā)利用氣候資源，為縣的經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展做出貢獻。氣象條件分析：1）環(huán)境溫度條件分析本工程選用逆變器的工作環(huán)境溫度范圍為-20~40℃，選用電池組件的工作溫度范圍為-20~85℃。正常情況下，太陽電池組件的實際工作溫度可保持在環(huán)境溫度加30℃的水平。根據(jù)縣氣象站的多年實測氣象資料，本工程場址區(qū)的多年平均氣溫4℃，多年極端最高氣溫33.7℃，多年極端最低氣溫-21.7℃。因此，按本工程場區(qū)極端氣溫數(shù)據(jù)校核，本項目太陽電池組件的工作溫度可控制在允許范圍內(nèi)。本項目逆變器布置在室內(nèi)，其工作溫度也可控制在允許范圍內(nèi)。故場址區(qū)氣溫條件對太陽能電池組件及逆變器的安全性沒有影響。2）最大風(fēng)速影響分析本工程地處戈壁地帶，場址平坦四周無遮擋，場址區(qū)多年平均風(fēng)速為1.8m/s，最大風(fēng)速28m/s，太陽能電池組件迎風(fēng)面積較大，組件支架設(shè)計必須考慮風(fēng)荷載的影響。并以太陽電池組件支架及基礎(chǔ)等的抗風(fēng)能力在28m/s風(fēng)速下不損壞為基本原則。3）風(fēng)沙影響分析本工程場址區(qū)年平均沙塵暴天數(shù)為43天/年。沙塵暴天氣時空氣混濁，大氣透明度大幅度減低，調(diào)養(yǎng)輻射量也相應(yīng)降低，會直接影響太陽能組件的工作，對光伏電站的發(fā)電量有一定影響，故本工程實施時需考慮采取防風(fēng)沙措施。多年太陽能資源統(tǒng)計：縣日照強烈，陰雨天少、日照時間長、輻射強度高，大氣透明度好，平均每天日照時間接近8h，年均日照時數(shù)為2916.9h，日照百分率為66.7%，1971～2007年太陽能總輻射年總量在6381.6～6705.1MJ/M2之間，太陽能資源豐富。（1）太陽能總輻射不同月之間的變化根據(jù)海南州縣氣象局輻射站提供的總輻射資料，縣1971—2007年的太陽總輻射月總量的數(shù)值在353.2MJ/M2—711.0MJ/M2，太陽總輻射月總量的數(shù)值見表2-2-3?？h1971—2007年平均太陽總輻射月總量條形圖，見圖2-2-4。表2-2-3縣1971—2007年平均太陽總輻射月總量數(shù)據(jù)表(輻射量MW/M2)月份123456789101112輻射量443.4443.4599.3656.6711.0657.0684.9654.8520.5485.0410.1353.2圖2-2-4縣1971—2007年平均太陽總輻射月總量條形圖從表2-2-3和圖2-2-4可以看出，縣1971—2007年太陽總輻射月總量從3月份開始急劇增加，5月份達到峰值，7月達到次高，9月份開始下降，12月為最低，1月份為次低。從2-2-4圖中可以縣太陽總輻射月總量主要集中在3～8月份，占全年總輻射量的60%，是太陽能利用的最佳月份。（2）太陽能總輻射多年的變化根據(jù)海南州縣氣象局輻射站提供的總輻射資料，縣1971—2007年的太陽總輻射年總量的數(shù)值為6381.6MJ/m2—6705.1MJ/m2，，太陽能總輻射年總量統(tǒng)計見表2-2-5，縣1971～2007年30年太陽能總輻射年總量折線圖，見圖2-2-6。表2-2-5縣1971—2007年平均太陽總輻射年總量數(shù)據(jù)表年份19711972197319741975197619771978年總輻射量6389.86697.06651.016566.26457.06541.76577.96555.5年份19791980198119821983198419851986年總輻射量6474.06639.06404.56471.16438.06589.36577.56594.6年份19871988198919901991199219931994年總輻射量6594.96513.36381.66680.06644.36541.86537.46640.3年份19951996199719981999200020012002年總輻射量6478.36563.56705.16631.66550.46691.16648.56658.6年份20032004200520062007年總輻射量6631.96629.66461.56556.36441.2圖2-2-6縣1971～2007年30年太陽能總輻射年總量折線圖從表2-2-5和圖2-2-6可以看出：1971～2007年，37年間，縣太陽能總輻射年總量呈波動性變化，太陽能總輻射量年變化量不大，相對穩(wěn)定?？傊?971～2007年縣太陽能總輻射量年總量平均值6561.3MJ/m2，與圖5-1“省太陽能分布圖”的資源量顯示相吻合，縣屬于太陽能資源比較豐富地區(qū)，有較佳的資源開發(fā)利用條件。（3）日照小時數(shù)根據(jù)海南州縣氣象局輻射站提供的日照時數(shù)資料，縣1971—2007年日照時數(shù)的數(shù)值為2719.8h—3115.4h，見表2-2-7，縣1971-2007年年日照時數(shù)折線見圖2-2-8。表2-2-7縣1971—2007年平均太陽總輻射月總量數(shù)據(jù)表年份19711972197319741975197619771978年日照時數(shù)2826.23011.93039.42828.22839.82893.32848.32913.6年份19791980198119821983198419851986年日照時數(shù)2823.73004.72817.52794.82839.528462896.42941.1年份19871988198919901991199219931994年日照時數(shù)2923.22868.82719.83006.92936.52923.22839.82957年份19951996199719981999200020012002年日照時數(shù)2873.22893.53039.82975.429383115.43031.23019年份20032004200520062007年日照時數(shù)3031.53051.92836.42907.128702-2-8縣1971-2007年年日照時數(shù)折線圖從圖中可以看出，縣年日照時數(shù)呈波動性減少趨勢：1971～2007年，年平均日照時數(shù)為2916.9h;年日照時數(shù)的峰值出現(xiàn)在2000年，為3115.4h，最低出現(xiàn)在1989光資源綜合評述年，為2719.8h，年日照時數(shù)最低值與峰值相差13%，年際變化不是很大。通過以上分析計算可以看出，本工程在預(yù)可行性研究階段采用縣氣象站和貴南氣象站氣象資料作為研究的依據(jù)。海南縣太陽能資源豐富，太陽能利用前景廣闊。1971～2007年37年縣太陽總輻射分布年際變化比較穩(wěn)定，其數(shù)值多在6381.6MJ/M2—6705.1MJ/M2之間，屬于資源豐富帶。1.3DNI太陽直射輻射量本項目采用聚光電池組件，其設(shè)計依據(jù)為DIN值(根據(jù)美國SandiaNationalLab設(shè)計的PV-Designpro軟件計算DIN值)?，F(xiàn)采用一年內(nèi)太陽直接輻射量值為依據(jù)，日直接輻射量變化曲線、月直接輻射量變化曲線如下表由上圖可知，每月總的DNI最高值出現(xiàn)在三月，為173.9867Kwh/m2，其次為五月，DNI值為164.0942Kwh/m2，DNI最低值出現(xiàn)在七月，為121.7822Kwh/m2。由以上數(shù)據(jù)可以得出，全年總的DNI值為2006.37Kwh/m2。1.4太陽能資源綜合評價氣象站所測量的37年間平均太陽總輻射年總量為6561.3MJ/m2，年平均日照時數(shù)為2916