江苏省屋顶太阳能光伏系统的太阳能资源评估

江苏省屋顶太阳能光伏系统的太阳能资源评估1.1数据收集：根据中国气象局国家气象信息中心资料，选取地区多个地面气象站长期（至少10年）逐年日日照时数及日照百分率等日值观测数据和多个辐射观测站逐年年值观测数据。1.2地区太阳能资源潜力分析：太阳能资源评估一般包括太阳能资源丰富度、利用价值、稳定程度及日最佳利用时间段评估。利用收集到的数据及评估标准计算出相关数值。1.3太阳能应用潜力分析：在太阳能资源自然属性评估的基础上，选用单晶硅电池作为屋顶可用太阳能资源的评价参考。安装最佳倾角根据光伏系统中的太阳能资源评估标准进行计算。根据研究地区土地利用现状估算出地区居住区面积，并结合国外研究成果，计算出安装光伏电池的屋顶面积：——（a）式中：为可装光伏电池的屋顶面积，单位㎡;为居民区面积，单位㎡；为光伏电池普及率；为房屋的密度；k为屋顶面积与房屋占地面积的比率，在我国大部分地区屋顶与房屋占地面积之比约为45%。光伏电池的年发电量不但与太阳辐射量有关，而且与日照时数有关。但是，气象台站给出的实测日照时数是不同辐射强度下的累加值，而光伏电池阵列输出功率是在AM1.5、光伏电池温度为25℃、日照强度为1000W/m2条件下的测试结果，因此要把年均实测日照时数换算成等效的年均峰值日照时数。太阳能光伏电池阵列的总功率是由辐射参数和负载确定的，其实际输出功率还与阵列表面的灰尘及长期使用后性能的衰减系数f、蓄电池库仑效率及逆变器的效率有关。在综合考虑以上因素的情况下，计算太阳能光伏发电系统的年发电量的公式：×——（b）式中：为年有效发电量，kWh；W为太阳能光伏发电系统总的峰值功率，W；为蓄电池库仑效率，=0.8～0.92；为逆变器的效率，=0.9～0.96；f为衰减及灰尘等性能参数的衰减系数，f=0.8～0.98；DT(y）为年峰值日照时数，h。1.4太阳能资源评估1.1.1太阳能资源丰富程度评估江苏省太阳辐射观测站点稀疏，太阳总辐射资料缺乏。有地面气象观测站的地方可以根据日照百分率及公式算出。江苏省大部分地区太阳能资源属于资源较贫乏地区（年均太阳辐射总量为4200～5400MJ/（m2·a）），太阳总辐射呈北丰南贫趋势。相对来说，连云港地区、盐城北部、徐州东北部及宿迁北部地区的太阳资源相对较丰富，年均太阳总辐射可达5000MJ/（m2·a），年均日照时数在2300h以上，属于资源较丰富区；苏南地区及中部地区年均总辐射相对较少，日照时数在1900~2300h，属于资源贫乏区。研究区的太阳能总辐射与日照时数都存在自北向南逐渐减少的趋势，可以认为江苏省太阳能资源北丰南贫。1.1.2太阳能资源稳定程度评估太阳能稳定程度用一年中各月日照时数大于6h的天数的最大值与最小值的比值来表示：1.5太阳能资源利用价值评估根据中国气象局颁布的“太阳能资源评估方法”(QX/T89-2008)及已有的研究表明，利用各月日照时数大于6h的天数为指标，可反映一天中太阳能资源的利用价值。一天中日照时数如小于6h，则认为太阳能不具有利用价值。鉴于此评价标准，统计出研究区1999～2008年14个气象观测站日照时数大于6h的天数，并求平均值。统计结果表明，各站点中年均各月日照时数大于6h天数最多的是连云港市的赣榆，平均为218d；其次是扬州的高邮、南通的吕泗等站点；年均各月日照时数大于6h天数最少的是淮阴，平均为65d（表2）。由表1和图1，2，3可见，江苏省太阳能资源较为丰富的连云港地区资源稳定性较高，亦有较高的可利用价值，而资源相对较为贫乏的苏南地区，资源稳定程度及可利用价值较低。1.6屋顶太阳能资源潜力评估根据上述太阳能资源潜力评估的结果及社会潜力的研究方法，利用江苏省土地利用现状图估算出各地（市）居住区面积，并根据式（a）算出研究区屋顶可装光伏电池面积。鉴于江苏省实际情况，光伏电池普及率α取18%，房屋密度β取居住区面积的20%。计算结果表明，江苏全省居民区面积为131.7亿m2，屋顶可装光伏电池面积约达1.89亿m2，其中13个地市中，徐州市屋顶可装光伏电池面积最大，约3353.25万m2；其次是扬州、淮阴、南京、连云港等地区，屋顶可装光伏电池面积相对较多；屋顶可装光伏电池面积较少的地区是南通、镇江等地区（见表2）。在计算研究区光伏电池发电潜力时，需要考虑各地（市）太阳辐射情况。在所收集的资料中，泰州、宿迁、镇江及无锡4个地（市）无辐射观测站，计算过程中，太阳能光伏发电系统的峰值总功率用下式进行计算：式中：为峰值总功率；为所采用单晶硅电池的峰值功率，=240W；F为屋顶可装光伏电池面积，m2；A为单晶硅电池所占面积，A=1.47m2。计算结果表明，在现有的经济技术条件下，江苏省全省使用单晶硅电池年发电量可高达366亿kWh，其中徐州市光伏电池发电量可达5740.56×106kWh；连云港、盐城及苏州地区，光伏电池发电量分别为3330.90×106k