中卫光伏并网电站工程光伏系统太阳能资源评估实例

中卫光伏并网电站工程光伏系统太阳能资源评估实例1.1太阳能资源和气象条件1.1.1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。1.1.2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１-5.811.1-29.152883.61.91.142.1２-2.119.4-22.648881.32.31.468.7３5.621.3-18.547878.92.74.1141.7４10.033.6-8.743871.62.811.0245.6５11.931.0-3.851875.02.717.8262.8６21.734.34.560871.82.423.5238.4７22.737.61.865870.42.238.8238.6８20.431.37.169873.32.244.0205.7９11.635.7-2.769878.41.823.2147.3１０9.729.6-11.461882.71.911.6122.4１１3.222.7-19.260884.82.02.270.2１２-4.314.7-29.258885.12.00.941.2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611.3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191.4205.6200.1244274.4281.1270.6260.3225.5233211.2214.32870%71676262636461626167717365沙漠时数198.1213.8224.8229.2250.3231.6256232.6238.5237201.7210.3272.9%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289.7351.2499.24599.46699.86692.87682.25608.43481.23412.73309.35261.2010年270.93351.31504.31594.43702.41679.16665.23590.51434.84394.81298.34241.275、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223.94367.50533.17564.54724.31739.05681.09611.62379.87437.75300.58260.48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1.1.3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。1.2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1159.90167.38173.922167.53172.84177.213171.60172.18171.754184.35181.61177.865203.27197.41190.466171.97161.20159.587173.76168.39162.168163.22159.83155.619153.37152.60150.9710139.48141.22142.1211173.03179.65185.0612160.18168.51175.86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，故采用固定式支架时，方阵倾角选为