太阳能资源评估资料

太阳能资源评估资料1.太阳能资源分布情况 21.1世界太阳能资源分布情况 21.2中国太阳能资源分布情况 42.国家太阳能资源评估 62.1相关术语及定义 62.1.1太阳能资源solarenergyresources 62.1.2太阳总辐射globalsolarradiation 62.1.3倾斜面太阳总辐射totalsolarradiation 62.1.4峰值日照时数peaksunshinehours 62.1.5光伏阵列倾斜角photovoltaicarraygradientangle 62.1.6日照时数sunshineduration 62.1.7直接辐射directsolarradiation 72.1.8散射辐射diffusesolarradiation 72.2太阳能资源的计算 72.2.1日天文总辐射量 72.2.2月太阳总辐射量 72.2.3年太阳总辐射量 82.3太阳能资源评估 92.3.1太阳能资源丰富程度评估 92.3.2太阳能资源稳定程度评估 92.3.3气象部门评估方法的局限性及改进 103.太阳能资源评估设备及仪表 103.1总辐射表 103.2直接辐射表 124.按某地区的太阳能资源评估（江苏省屋顶太阳能光伏系统） 134.1数据收集： 134.2地区太阳能资源潜力分析： 134.3太阳能应用潜力分析： 134.4太阳能资源评估 144.4.1太阳能资源丰富程度评估 144.4.2太阳能资源稳定程度评估 144.5太阳能资源利用价值评估 144.6屋顶太阳能资源潜力评估 155.光伏系统中的太阳能资源评估 155.1辐射数据要求 155.1.1注意事项 155.1.2收集数据类别 165.2太阳能电站辐射观测数据 165.3辐射数据处理 165.3.1数据验证 165.3.2数据订正 175.3.3数据处理 175.4太阳能资源评估的参考判据 185.4.1日峰值日照时数评估 185.4.2其他气象因素的影响 186.光伏系统太阳能资源评估实例——国电电力中卫光伏并网电站一期10MW工程 186.1太阳能资源和气象条件 186.1.1当地气象地理条件概述 186.1.2光伏电站所在地区太阳能资源分析 196.1.3结论及建议 236.2方阵安装倾角的选择 236.3发电量测算 24附录A 26有关参数的计算方法 26A．1太阳赤纬的计算 26A．2日地距离系数的计算 26A．3可照时数的计算 26A．4月日照百分率的计算 27附录B 27有关参数的计算方法 27B．1峰值日照小时数的计算 27B．2倾斜面太阳能总辐射量的计算 27B．3月太阳总辐射量经验公式系数a、b的计算方法 281.太阳能资源分布情况1.1世界太阳能资源分布情况国际太阳能资源分布根据国际太阳能热利用区域分类，全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。北非地区是世界太阳能辐照最强烈的地区之一。摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯、利比亚和埃及太阳能热发电潜能很大。阿尔及利亚的太阳年辐照总量9720MJ/m2，技术开发量每年约169440TW•h。摩洛哥的太阳年辐照总量9360MJ/m2，技术开发量每年约20151TW•h。埃及的太阳年辐照总量10080MJ/m2，技术开发量每年约73656TW•h。太阳年辐照总量大于8280MJ/m2的国家还有突尼斯、利比亚等国。阿尔及利亚有2381.7km2的陆地区域，其沿海地区太阳年辐照总量为6120MJ/m2，高地和撒哈拉地区太阳年辐照总量为6840～9540MJ/m2，全国总土地的82%适用于太阳能热发电站的建设。南欧的太阳年辐照总量超过7200MJ/m2。这些国家包括葡萄牙、西班牙、意大利、希腊和土耳其等。西班牙太阳年辐照总量为8100MJ/m2，技术开发量每年约1646TW•h。意大利太阳年辐照总量为7200MJ/m2，技术开发量每年约88TW•h。希腊太阳年辐照总量为6840MJ/m2，技术开发量每年约44TW•h。葡萄牙太阳年辐照总量为7560MJ/m2，技术开发量每年约436TW•h。土耳其的技术开发量每年约400TW•h。西班牙的南方地区是最适合于建设太阳能能热发电站地区之一，该国也是太阳能热发电技术水平最高、太阳能热发电站建设最多的国家之一。中东几乎所有地区的太阳能辐射能量都非常高。以色列、约旦和沙特阿拉伯等国的太阳年辐照总量8640MJ/m2。阿联酋的太阳年辐照总量为7920MJ/m2，技术开发量每年约2708TW•h。以色列的太阳年辐照总量为8640MJ/m2，技术开发量每年约318TW•h。伊朗的太阳年辐照总量为7920MJ/m2，技术开发量每年约20PW•h。约旦的太阳年辐照总量约9720MJ/m2，技术开发量每年约6434TW•h。以色列的总陆地区域是20330km2；Negev沙漠覆盖了全国土地的一半，也是太阳能利用的最佳地区之一，以色列的太阳能热利用技术处于世界最高水平之列。美国也是世界太阳能资源最丰富的地区之一。根据美国239个观测站1961—1990年30年的统计数据，全国一类地区太阳年辐照总量为9198～10512MJ/m2，一类地区包括亚利桑那和新墨西哥州的全部，加利福尼亚、内华达、犹他、科罗拉多和得克莎斯州的南部，占总面积的9.36%。二类地区太阳年辐照总量为7884～9198MJ/m2，除了包括一类地区所列州的其余部分外，还包括犹他、怀俄明、堪萨斯、俄克拉荷马、佛罗里达、佐治亚和南卡罗来纳州等，占总面积的35.67%。三类地区太阳年辐照总量为6570～7884MJ/m2，包括美国北部和东部大部分地区，占总面积的41.81%。四类地区太阳年辐照总量为5256～6570MJ/m2，包括阿拉斯加州大部地区，占总面积的9.94%。五类地区太阳年辐照总量为3942～5256MJ/m2，仅包括阿拉斯加州最北端的少部地区，占总面积的3.22%。美国的外岛如夏威夷等均属于二类地区。美国的西南部地区全年平均温度较高，有一定的水源，冬季没有严寒，虽属丘陵山地区，但地势平坦的区域也很多，只要避开大风地区，是非常好的太阳能热发电地区。澳大利亚的太阳能资源也很丰富。全国一类地区太阳年辐照总量7621～8672MJ/m2，主要在澳大利亚北部地区，占总面积的54.18%。二类地区太阳年辐照总量6570～7621MJ/m2，包括澳大利亚中部，占全国面积的35.44%。三类地区太阳年辐照总量5389～6570MJ/m2，在澳大利亚南部地区，占全国面积的7.9%。太阳年辐照总量低于6570MJ/m2的四类地区仅占2.48%。澳大利亚中部的广大地区人烟稀少，土地荒漠，适合于大规模的太阳能开发利用，最近，澳大利亚国内也提出了大规模太阳能开发利用的投资计划，以增加可再生能源的利用率。世界太阳能资源分布如下图所示。图2-3世界太阳能资源分布1.2中国太阳能资源分布情况我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ/cm2·a，中值为586kJ/cm2·a。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68％，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ/cm2·a，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成都市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26％，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量高达8.4，其它地区的太阳年辐射总量居中。大体上说，我国约有三分之二以上的地区太阳能资源较好，特别是青藏高原和新疆、甘肃、内蒙古一带，利用太阳能的条件尤其有利。根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为四类地区。一类地区：为中国太阳能资源最丰富的地区，日辐射量>5.1KWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达日辐射量6.4KWh/㎡，居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。二类地区：为中国太阳能资源较丰富地区，日辐射量4.1～5.1KWh/㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。三类地区：为中国太阳能资源中等类型地区，日辐射量3.3～4.1KWh/㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。四类地区：是中国太阳能资源较差地区，日辐射量<3.1KWh/㎡。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。四川、贵州两省，是中国太阳能资源最少的地区，日辐射量只有2.5～3.2KWh/㎡。下图为我国太阳能资源分布情况，主要特点有：1、太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；2、太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；3、由于南方多数地区云多雨多，在北纬30°～40°之间，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的升高而减少，而是随着纬度的升高而增加。2.国家太阳能资源评估2.1相关术语及定义2.1.1太阳能资源solarenergyresources任一特定时段内（如日、月、年）水平面上太阳总辐射强度的累计值，单位为兆焦每平方米（MJ/m2）。2.1.2太阳总辐射globalsolarradiation太阳直接辐射与散射辐射之和或指水平面从上方2π立体角范围内接收到的直接辐射和散射辐射，单位为兆焦每平方米(MJ/m2)。2.1.3倾斜面太阳总辐射totalsolarradiation在规定的一段时间内照射到某个倾斜表面的单位面积上的太阳辐射能量，单位为兆焦每平方米(MJ/m2)。2.1.4峰值日照时数peaksunshinehours将当地的太阳辐照量折算成标准测试条件（辐照度1000W/m2）下的小时数。2.1.5光伏阵列倾斜角photovoltaicarraygradientangle太阳能光伏阵列平面与水平地面的夹角。2.1.6日照时数sunshineduration地表给定地区每天实际接收日照的时间。以日照记录仪记录的结果累计计算。单位为小时（h）。2.1.7直接辐射directsolarradiation从日面及其周围一小立方角内发出的太阳辐射。2.1.8散射辐射diffusesolarradiation太阳辐射被空气分子、云、空气中的各种微粒分散成无方向性的、但不改变其单色组成的辐射。2.2太阳能资源的计算2.2.1日天文总辐射量………（1）式中：—日天文辐射总量，单位为兆焦每平方米每天()；—时间周期为；—太阳常数为0.0820，单位为兆焦每平方米每分()；—日地距离系数，无量纲；—地理纬度，单位为弧度(rad）；—太阳赤纬，单位为弧度(rad)，其计算见附录A；为日落时角，单位为弧度(rad），其计算见附录A。2.2.2月太阳总辐射量对有太阳辐射观测的地点（日射站），月太阳总辐射量可以用式（2）计算：………（2）式中：—计算地点月太阳总辐射量，单位为兆焦每平方米每天()；—观测点日太阳总辐射量观测值，单位为兆焦每平方米每天()；M－计算月的天数，如一月份为31天。对于无太阳辐射观测的地点，选择最近的有太阳辐射观测的站点作参考，建立经验公式对月太阳总辐射量进行计算：…………（3）式中:－月日照百分率，无量纲数，其计算见附录A；－经验系数，无量纲数。根据计算点最近的日射站观测资料，利用最小二乘法计算求出，计算方法见附录B；—月天文总辐射月总量，单位为兆焦每平方米每天()，由（4）式计算：………（4）其中：—观测点日天文太阳总辐射量，单位为兆焦每平方米每天()，由（1）式计算；M－计算月的天数，如1月为31天。2.2.3年太阳总辐射量年太阳总辐射量计算见式（5）：………（5）式中：—计算地点年太阳总辐射量，单位为兆焦每平方米每天()；—计算地点逐月太阳总辐射量，单位为兆焦每平方米每天()。2.3太阳能资源评估采用太阳能资源丰富程度、稳定程度指标对太阳能资源进行分级评估。在进行评估时，所用数据应采用具有气候意义的30年气候平均值。2.3.1太阳能资源丰富程度评估以太阳总辐射的年总量为指标，进行太阳能资源丰富程度评估，等级见表1。表SEQ表格\*ARABIC1太阳能资源丰富程度等级太阳总辐射年总量资源丰富程度≥1750kW·h/(m2·a)资源最丰富6300MJ/(m2·a)1400～1750kW·h/(m2·a)资源很丰富5040～6300MJ/(m2·a)1050～1400kW·h/(m2·a)资源丰富3780～5040MJ/(m2·a)＜1050kW·h/(m2·a)资源一般＜3780MJ/(m2·a)2.3.2太阳能资源稳定程度评估太阳能资源稳定程度用各月的日照时数大于6h天数的最大值与最小值的比值表示，见公式(6)，其等级见表2。………（6）式中：K—太阳能资源稳定程度指标，无量纲数；—1至12月各月日照时数大于6h天数，单位为天（d）；max()—求最大值的标准函数；min()—求最小值的标准函数。表2太阳能资源稳定程度等级太阳能资源稳定程度指标稳定程度<2稳定2-4较稳定>4不稳定2.3.3气象部门评估方法的局限性及改进局限性：气象部门的评估方法是根据长期的气象数据进行的统计评估，他只能给出太阳能资源的稳定度和丰富度的评估，不能仅靠气象部门的评估数据进行光伏电站的设计。气象部门评估周期长。不能进行分光谱太阳能资源评估，因为不同太阳能电池的光谱响应不同。改进的一种方法：利用计算机的高效准确的数据处理功能，实时监测太阳能资源数据，缩短评估周期。利用光谱检测技术进行分光谱太阳能资源评估。3.太阳能资源评估设备及仪表3.1总辐射表：总辐射表1、用途

该表用来测量光谱范围为0.3-3μm的太阳总辐射，也可用来测量入射到斜面上的太阳辐射，如感应面向下可测量反射辐射，如加遮光环可测量散射辐射。因此，它可广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建筑材料老化及大气污染等部门做太阳辐射能量的测量。

2、工作原理

该表为热电效应原理，感应元件采用绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面上，而冷结点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输出信号与太阳辐照度成正比。为减小温度的影响则配有温度补偿线路，为了防止环境对其性能的影响，则用两层石英玻璃罩，罩是经过精密的光学冷加工磨制而成的。3、技术参数01.灵敏度：7～14μV／w.m-202.响应时间：≤30秒(99％)03.内阻：约350Ω04.稳定性：±2％05.余弦响应：≤±5％(太阳高度角10°时)06.温度特性：±2％(-20℃～+40℃)07.非线性：±2％08.重量：2.5kg09.测试范围：0～2000W/m210.信号输出：0～20mV4、安装与使用

该表应安装在四周空旷，感应面以上没有任何障碍物的地方。然后将辐射表电缆插头正对北方，调整好水平位置，将其牢牢固定，再将总辐射表输出电缆与记录器相连接，即可观测。最好将电缆牢固地固定在安装架上，以减少断裂或在有风天发生间歇中断现象。3.2直接辐射表1、用途太阳自动跟踪直接辐射表用于测量光谱范围为0.3μm-3μm的太阳直辐射量。当太阳直辐射量超过120W／m2时和日照时数记录仪连接，也可直接测量日照时数。所以该仪表可广泛应用于太阳能利用、气象、农业、建筑材料及生态考察部门。

日照时数定义：太阳直接辐照度达到或超过120W/m2时间段的总和，以小时为单位，取一位小数。日照时数也称实照时数。

日照传感器主要有：直接辐射表、双金属片日照传感器与旋转式日照传感器三种。2、工作原理该表构造如图示，主要由光筒和自动跟踪装置组成。光筒内部由光栏、内筒、热电堆(感应面)、干燥剂筒等组成。感应部件是采用绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面上，冷结点在机体内，在线性范围内产生的温差电势与太阳直接辐照度成正比。自动跟踪装置是由底板、纬度架、电机等组成。电机是动力源，用户可根据要求选择直流电机或交流电机作为动力源。该表的跟踪精度与操作人员细心的安装和调试有密切关系，有关详细说明见产品说明书。3、技术参数直接辐射表参数：01．灵敏度：7～14μV／W．m-202．响应时间：≤30秒(99％)03．内阻：约100Ω04．跟踪精度：24小时小于±1°05．稳定性：±1％06．温度特性：±1％(-20℃～+40℃)07．重量：5kg08．电源电压：DC12V±l5％AC220V±lO％09．测试精度：TBS-2-2直接辐射表±2％TBS-2-B标准直辐射表±l％10．信号输出：0～20mV日照计参数：01．测量范围：0～24小时02．精度：小于±0.1小时03．分辨率：0.1小时4.按某地区的太阳能资源评估（江苏省屋顶太阳能光伏系统）4.1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。4.2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。4.3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。4.4太阳能资源评估4.4.1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。4.4.2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：4.5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。4.6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=4.47m2。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3330.90×106kWh，2978.24×106kWh，2707.33×106kWh；南通、镇江及常州等地区发电量相对较少，分别为1274.44×106kWh，1340.26×106kWh，1591.20×106kWh。5.光伏系统中的太阳能资源评估5.1辐射数据要求太阳能电站附近气象站、生态站等长期测站的辐射观测数据。5.1.1注意事项收集长期测站的辐射观测数据时，应包括观测记录数据的辐射仪器型号、场地周围环境、周围遮蔽情况，以及建站以来站址、辐射观测仪器及其周围环境变动的事件和情况等。5.1.2收集数据类别应收集长期测站的以下数据：有代表性的连续10年逐年各月总辐射量、日照时数。近30年来月平均气温，建站以来记录到的极端最低气温、极端最高气温。建站以来记录到的最大风速、极大风速及发生的时间及风向、冻土深度、积雪深度、每年出现的雷暴日数、冰雹日数、沙尘暴日数等。 5.2太阳能电站辐射观测数据应按照中华人民共和国气象行业标准的规定进行总辐射观测，获取太阳能场的总辐射、气温、风速、风向、日照时数等的实测时间序列数据，现场测量应连续进行，不应少于一年。5.3辐射数据处理总则：辐射数据处理包括数据的验证、订正以及计算太阳能资源所需要的参数。5.3.1数据验证完整性检验数量：数据数量应等于预期记录的数据数量。时间顺序：数据的时间顺序应符合预期开始、结束时间。合理性检验依据日天文辐射量等对其合理性进行判断。总辐射最大辐照度<2000w/㎡。日总辐射曝辐量<可能的日总辐射曝辐量（见附录A）。不合理和缺测数据的处理检验后列出所有不合理的数据和缺测数据及其发生的时间。对不合理的数据再次进行判断，挑出符合实际情况的有效数据，回归原始数据组。将备用的或可供参考的同期记录数据，经过分析处理，替换已确认为无效的数据或填补缺测的数据。5.3.2数据订正目的：数据订正是根据长期站的总辐射观测数据，将验证后的光伏并网电站辐射数据订正一套反映光伏并网电站长期水平的太阳辐射数据。长期测站具备的条件：与临时辐射观测站同期辐射观测相关性较好。具有10年以上的辐射观测资料。距离光伏电站较近。订正方法：将电站辐射观测资料与同期长期气象站辐射观测资料做相关性计算，确定经验系数，降临时观测站辐射资料订正为反映光伏电站长期水平的代表数据。应收集的长期观测站有关数据见4.1.2。5.3.3数据处理将订正后的数据处理成评估光伏电站太阳能资源所需的各种参数，包括水平太阳总辐射量、水平面峰值小时数、光伏阵列太阳总辐射量、光伏阵列最佳倾斜角、光伏阵列峰值小时数等。水平面平均总辐射量：10年平均的月平均、年平均总辐射量。水平面峰值日照时数：10年平均的月平均、年平均峰值日照时数。峰值日照时数计算方法见附录B。光伏阵列太阳总辐射量：固定安装式：根据水平太阳总辐射量结果，按照推荐的计算方法计算不同角度（10°-90°）倾斜面上各月太阳总辐射量（见附录B）。单轴跟踪系统：以固定倾角，随着太阳轨迹的季节性位置的变换而改变方位角，计算其接收到的太阳总辐射量。（固定倾角一般取光伏阵列的最佳倾角）。双轴跟踪系统：随着太阳轨迹的季节性位置的变换而改变方位角和倾角，计算其接收到的太阳总辐射量。光伏阵列的最佳倾角：光伏阵列的最佳倾角是指太阳能电池方阵一年发电量为最大时的最佳倾斜角度。比较倾斜面不同倾角的月平均太阳总辐射量计算结果，得出全年最大太阳总辐射量时对应的倾角，即为光伏阵列的最佳倾角。光伏阵列峰值日照时数：根据光伏阵列获得的太阳总辐射量，计算其各月峰值日照时数（见附录B）。5.4太阳能资源评估的参考判据5.4.1日峰值日照时数评估以日峰值日照时数为指标，进行发电适宜程度评估，其等级见表1.表1.水平面日峰值日照时数等级等级太阳总辐射年总量日峰值日照时数并网发电适宜度1>6660MJ/(㎡.a)>5.1h很适宜26300～6660MJ/(㎡.a)4.8～5.1h适宜35040～6300MJ/(㎡.a)3.8～4.8h较适宜4<5040MJ/(㎡.a)<3.8h较差5.4.2其他气象因素的影响不利的气象条件对太阳能光伏电池组的影响，大风、冰雹、雾霾、沙尘暴、大雪等灾害性天气光伏电站的受影响程度和实际太阳能资源的利用率。6.光伏系统太阳能资源评估实例——国电电力中卫光伏并网电站一期10MW工程6.1太阳能资源和气象条件6.1.1当地气象地理条件概述中卫市位于黄河上游，宁夏中西部，宁、蒙、甘交界地。东与吴忠市接壤，南与固原市及甘肃省靖远相连，西与甘肃省景泰交界，北与内蒙古阿拉善左旗毗邻。地跨东经104°17′—106°10′、北纬36°06′—37°50′，东西长约130km，南北宽约180km。中卫市区东北距银川市166km。中卫市深居内陆，远离海洋，靠近沙漠，属于旱、半干旱气候，具有典型的大陆性季风气候和沙漠气候的特点。春暖迟、秋凉早、夏热短、冬寒长，风大沙多，干旱少雨。平均气温在7.3～9.5℃之间，年平均相对湿度57%，年均无霜期159～169天，年均降雨量179.6～367.4毫米，年蒸发量1829.6～1947.1毫米，为降水量的5～11倍。6.1.2光伏电站所在地区太阳能资源分析1、宁夏太阳能资源概述宁夏太阳能资源丰富，是我国太阳辐射的高能区之一。其地势海拔高、阴雨天气少、日照时间长、辐射强度高、大气透明度好，日照时数多达2835h，年日照百分率64%，年太阳能辐射总量为每平方米4936～6119兆焦，由南向北平均每10公里每平方米递增50兆焦。据1961-2004年宁夏太阳能辐射资料统计表明，全区平均5781MJ/㎡·a，其空间分布特征时北部多于南部，南北相差1000MJ/㎡·a，灵武、同心最大，达6100MJ/㎡·a以上。且太阳辐射能直接辐射多、散射辐射少，对于太阳能利用十分有利。2、光伏电站所在地区气象资料分析本工程目前收集到的气象站为中卫气象站的相关数据，中卫市气象站位于中卫市北郊汪家营子，其地理位置为东经105°11′，北纬37°32′，观测场海拔高度1225.4m。该站与光伏电站场址距离较近，中间又无高山阻隔，属同一气候区。根据中卫气象站实测资料统计，其累年基本气象要素特征值见表2-1，逐年气象要素特征值见表2-2。表2-1中卫市累年基本气象要素特征值名称单位数据备注多年平均气压ｈＰａ878.5多年平均气温℃8.8最热月平均气温℃22.5最冷月平均气温℃-7.5极端最高气温℃37.6极端最低气温℃-29.2平均相对湿度％57多年平均降水量ｍｍ179.6一日最大降水量ｍｍ81.0多年平均蒸发量ｍｍ1829.6最大积雪深度ｃｍ12最大冻土深度ｃｍ66最大风速ｍ／ｓ20.3多年平均风速ｍ／ｓ2.2平均大风日数ｄ9.4平均雾日数ｄ4.7平均雷暴日数ｄ14.8平均沙尘暴日数ｄ3.9平均积雪日数ｄ11.8最多冻融循环次数Time84表2-2中卫市逐年气象要素特征值月份平均气温极端最高气温极端最低气温平均相对湿度平均气压平均风速平均降水量平均蒸发量１-5.816.1-29.152883.61.91.142.1２-2.119.4-22.648881.32.31.468.7３5.626.3-18.547878.92.74.1146.7４10.033.6-8.743876.62.811.0245.6５16.936.0-3.851875.02.717.8262.8６21.734.34.560871.82.423.5238.4７22.737.66.865870.42.238.8238.6８20.436.37.169873.32.244.0205.7９16.635.7-2.769878.41.823.2147.3１０9.729.6-11.461882.71.911.6122.4１１3.222.7-19.260884.82.02.270.2１２-4.314.7-29.258885.12.00.941.2年9.637.6-29.257878.52.2179.61829.6中卫太阳能资源分析中卫市太阳辐射量大，日照时数多，百分率高，单由于生态植被及地形之别，平原、沙漠区各异。多年平均日照时数，平原区为2807.4小时，占全年时数的65%；沙漠区为2827.7小时，占全年时数的62%。夏季最多为812小时，占全年时数的28%，冬季最少为616.3小时，占全年时数的21%，春季大于秋季。全年最大值沙漠区为7月，达到256小时，平原区为6月，达281.1小时，最小值为1月，平原、沙漠区均在196小时以上。全年日照月均值均在227以上。见下表：表2-3全年日照时数、百分率表月份项目123456789101112全年平原时数196.4205.6200.1244274.4281.1270.6260.3225.5233216.2214.32870%71676262636461626167717365沙漠时数198.1213.8224.8229.2250.3236.6256232.6238.5237201.7210.3272.9%65706159575558566469677262本工程站址位于中卫市西北方向，腾格里沙漠地区，与市区直线距离约15公里。海拔为1280米，地势较为平坦。本工程预选址一期占地约为24.4万平方米。站址所在区域日照充足，昼夜温差大，年积温3720℃，全年日照时数2800小时。根据我国太阳能资源区划分划标准，该区属于二类“很丰富带”，较适合建设大型光伏电站。4、太阳能实测资料根据银川国家基准气候站提供的1979—2008年近30年的多年太阳能辐射数据可看出尽30年的多年太阳总辐射量变化基本上呈波浪起伏状，近几年有递减趋势。1979—1998近20年的年均总辐射量为5972MJ/㎡,1998—2008近10年的年均总辐射量为5733MJ/㎡。表2-4多年逐月月平均总辐射量（单位：MJ/㎡）月份12345678910111230年289.7351.2499.24599.46699.86692.87682.25608.43486.23412.73309.35261.2010年270.93351.31504.31594.43702.41679.16665.23590.51434.84394.81298.34246.275、太阳能总辐射年变化趋势为了客观评估光伏电站所在地区的太阳能资源，以更准确的测算光伏电站的发电量，根据现阶段收集到的2008年1~12月一个完整年的月平均总辐射实测数据进行太阳能资源的分析。表2-5实测2008年1~12月月平均总辐射（单位：MJ/㎡）月份123456789101112实测223.94367.50533.17564.54724.31739.05686.09611.62379.87437.75300.58260.48根据实测太阳能月平均总辐射，计算得到2008年1~12月的月总辐射为5828.9MJ/㎡。从图2-2可以看到实测各月月平均总辐射变化曲线近似正态分布，辐射量从1月份开始显著增加，到6月份达到最高，为739.05MJ/㎡，6、7月份略有下降，但依然维持在一个较高水平，此段时间为太阳能资源比较最充沛的3个月，此后开始明显减少，一月份降到全年最低，为223.94MJ/㎡。图2-2实测各月月平均总辐射变化曲线6.1.3结论及建议本工程站址所在区域日照充足，昼夜温差大，年积温3720℃，全年日照时数2800小时。根据我国太阳能资源区划分划标准，该区属于二类“很丰富带”，较适合建设大型光伏电站。6.2方阵安装倾角的选择从气象部门获得的太阳能总辐射量是水平面上的，实际光伏电池组件在安装时通常会有一定的倾角以尽可能多地捕捉太阳能。按照太阳能的实际设计经验，固定式安装倾角一般选当地纬度。为了保证设计的倾角为最佳角度，表5-5采用实测月平均总辐射量作为计算数据，分别计算了倾角选择当地纬度及当地纬度增加或减少5°时的各月平均辐射量及年辐射总量。计算公式如下：(公式5-1)式中：——倾斜方阵面上的太阳总辐射量；D——散射辐射量，假定D与斜面倾角无关；S——水平面上的太阳直接辐射量；——方阵倾角；——午时分的太阳高度角。表5-5不同倾斜角方阵面上的总辐射量（kWh·㎡）月份33°方阵面38°方阵面43°方阵面1159.90167.38173.922167.53172.84177.213171.60172.18171.754184.35181.61177.865203.27197.41190.466171.97166.20159.587173.76168.39162.168163.22159.83155.619153.37152.60150.9710139.48141.22142.1211173.03179.65185.0612160.18168.51175.86年总量2021.652027.802022.57表5-5的计算结果表明：方阵倾角在38°时，方阵面上的总辐射量相对较大，故采