30MWP并网光伏电站项目工程太阳能资源分析

30MWP并网光伏电站项目工程太阳能资源分析省地处中高经纬度地带，太阳辐射强度大，光照时间长，年总辐射量可达5800MJ/m2—7400MJ/m2,其中直接辐射量占总辐射量的60%以上，仅次于西藏，位居全国第二。从气象部门提供的省总辐射空间变化分布图（图2-1-1）中可看出，其空间分布特征是西北部多，东南不少，太阳资源特别丰富的地区位于柴达木盆地、唐古拉山南部，年太阳总辐射量大于6800MJ/m2；太阳资源丰富的地区位于海南（除同德）、海北、果洛州的玛多、玛沁、玉树及唐古拉山北部，年太阳总辐射量为6200MJ/m2—6800MJ/m2；太阳能资源较丰富地区主要分布于海北的门源、东部农业区、黄南州、果洛州南部、西宁市以及海东地区，年太阳总辐射量小于6200MJ/m2。省海南州县地区太阳能年辐射总量大于6400MJ/m2，为太阳能资源最丰富带，具有较好的开发前景。图2-1-1省总辐射空间变化分布图1.1区域光资源概况县气象站地理坐标为东经100°37′、北纬36°16′，观测场海拔高度为2835.6m，建站时间为1953年1月。该站的主要业务有地面观测、沙尘暴、酸雨、农业气象、生态环境等基础观测。贵南站建于1957年1月，在贵南县城南台路1号，北纬35°35′，东经100°45′，海拔高度3201.9米。目前收集到1971～2007年的太能辐射资料和2008年全年的太阳能辐射观测资料。在本研究阶段，采用县气象站和贵南气象站作为本工太阳辐射的代表站，并将综合考虑两站与场址相对位置选择太阳辐射资料作为本阶段太阳辐射研究和计算依据。1.2多年气象资料统计1.1.1基本气象资料县位于盆地，具有显着的高原大陆性气候特征。地势高，气温多变，昼夜及地形温差较大，无霜期短，年日照时间长，大部分地区寒冷而干燥，冬季严寒夏季凉爽，属高原大陆性气候区。（1）主要气象要素根据海南州气象局资料统计：全年日照时数3115.4～2719.8h，全年平均气温4.0℃，极端最低气温-27.7℃，极端最高气温33.7℃，全年平均降水量314.4mm，年总蒸发量1691.1mm，无霜期99d，最大冻土深1.5m，平均风速1.8m/s，大风日数平均30～85d。?0℃，主要气象要素见表2-2-1。表2-2-1主要气象要素表名称单位数量年平均气温℃4无霜期d99年平均降水量mm314.4极端最低气温℃-27.7极端最高气温℃33.7平均风速m/s1.8年日照最大日照时数h3115.4年日照最大日照时数h2719.8年平均蒸发量mm1691.1大风日数d30~85最大冻深m1.51.1.22008年全年辐射数据分析通过对贵南气象站提供的2008年全年日照辐射量进行插补修正，得到2008年各月的日照辐射量折线图如下：从上图可以看出，此地区全年日照量充沛，辐射量高峰主要从三月开始，直到八月结束，日照高峰持续时间长，在此段时间段的辐射量占全年辐射量的61.6%，辐射量最低为一月份，十二月份次之。2008年全年辐射总量达6216.6MJ/M2,总日照时数达2646.2h。一年内各月辐射量及日照时数分布情况如下：月份辐射量光照时数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全年共计6260.992646.21.1.3多年日照辐射量分析县主要的气象灾害有干旱、大风、沙尘暴等，根据县气象站37年实测气象资料，将其它各气象要素进行统计，见表2-2-2所示。表2-2-2其它主要气象要素月份日照时数日照百分率沙尘暴日数冰雹日数雷暴日数1233.4764002221.6737003247.46712024256.5657185261.9605115.16241.3551148.77250.957018108260.56201310.69218.459174.310238.76912811243.58020012231.778400全年2907.866436556.7虽然气候干燥，气象灾害较多，但干旱气候区丰富的太阳能、热量、风力资源、大气成分资源等气候资源，是可再生利用的。可根据县气候资源的分布状况，开发利用气候资源，为县的经济建设、社会发展做出贡献。气象条件分析：1）环境温度条件分析本工程选用逆变器的工作环境温度范围为-20~40℃，选用电池组件的工作温度范围为-20~85℃。正常情况下，太阳电池组件的实际工作温度可保持在环境温度加30℃的水平。根据县气象站的多年实测气象资料，本工程场址区的多年平均气温4℃，多年极端最高气温33.7℃，多年极端最低气温-21.7℃。因此，按本工程场区极端气温数据校核，本项目太阳电池组件的工作温度可控制在允许范围内。本项目逆变器布置在室内，其工作温度也可控制在允许范围内。故场址区气温条件对太阳能电池组件及逆变器的安全性没有影响。2）最大风速影响分析本工程地处戈壁地带，场址平坦四周无遮挡，场址区多年平均风速为1.8m/s，最大风速28m/s，太阳能电池组件迎风面积较大，组件支架设计必须考虑风荷载的影响。并以太阳电池组件支架及基础等的抗风能力在28m/s风速下不损坏为基本原则。3）风沙影响分析本工程场址区年平均沙尘暴天数为43天/年。沙尘暴天气时空气混浊，大气透明度大幅度减低，调养辐射量也相应降低，会直接影响太阳能组件的工作，对光伏电站的发电量有一定影响，故本工程实施时需考虑采取防风沙措施。多年太阳能资源统计：县日照强烈，阴雨天少、日照时间长、辐射强度高，大气透明度好，平均每天日照时间接近8h，年均日照时数为2916.9h，日照百分率为66.7%，1971～2007年太阳能总辐射年总量在6381.6～6705.1MJ/M2之间，太阳能资源丰富。（1）太阳能总辐射不同月之间的变化根据海南州县气象局辐射站提供的总辐射资料，县1971—2007年的太阳总辐射月总量的数值在353.2MJ/M2—711.0MJ/M2，太阳总辐射月总量的数值见表2-2-3。县1971—2007年平均太阳总辐射月总量条形图，见图2-2-4。表2-2-3县1971—2007年平均太阳总辐射月总量数据表(辐射量MW/M2)月份123456789101112辐射量443.4443.4599.3656.6711.0657.0684.9654.8520.5485.0410.1353.2图2-2-4县1971—2007年平均太阳总辐射月总量条形图从表2-2-3和图2-2-4可以看出，县1971—2007年太阳总辐射月总量从3月份开始急剧增加，5月份达到峰值，7月达到次高，9月份开始下降，12月为最低，1月份为次低。从2-2-4图中可以县太阳总辐射月总量主要集中在3～8月份，占全年总辐射量的60%，是太阳能利用的最佳月份。（2）太阳能总辐射多年的变化根据海南州县气象局辐射站提供的总辐射资料，县1971—2007年的太阳总辐射年总量的数值为6381.6MJ/m2—6705.1MJ/m2，，太阳能总辐射年总量统计见表2-2-5，县1971～2007年30年太阳能总辐射年总量折线图，见图2-2-6。表2-2-5县1971—2007年平均太阳总辐射年总量数据表年份19711972197319741975197619771978年总辐射量6389.86697.06651.016566.26457.06541.76577.96555.5年份19791980198119821983198419851986年总辐射量6474.06639.06404.56471.16438.06589.36577.56594.6年份19871988198919901991199219931994年总辐射量6594.96513.36381.66680.06644.36541.86537.46640.3年份19951996199719981999200020012002年总辐射量6478.36563.56705.16631.66550.46691.16648.56658.6年份20032004200520062007年总辐射量6631.96629.66461.56556.36441.2图2-2-6县1971～2007年30年太阳能总辐射年总量折线图从表2-2-5和图2-2-6可以看出：1971～2007年，37年间，县太阳能总辐射年总量呈波动性变化，太阳能总辐射量年变化量不大，相对稳定。总之，1971～2007年县太阳能总辐射量年总量平均值6561.3MJ/m2，与图5-1“省太阳能分布图”的资源量显示相吻合，县属于太阳能资源比较丰富地区，有较佳的资源开发利用条件。（3）日照小时数根据海南州县气象局辐射站提供的日照时数资料，县1971—2007年日照时数的数值为2719.8h—3115.4h，见表2-2-7，县1971-2007年年日照时数折线见图2-2-8。表2-2-7县1971—2007年平均太阳总辐射月总量数据表年份19711972197319741975197619771978年日照时数2826.23011.93039.42828.22839.82893.32848.32913.6年份19791980198119821983198419851986年日照时数2823.73004.72817.52794.82839.528462896.42941.1年份19871988198919901991199219931994年日照时数2923.22868.82719.83006.92936.52923.22839.82957年份19951996199719981999200020012002年日照时数2873.22893.53039.82975.429383115.43031.23019年份20032004200520062007年日照时数3031.53051.92836.42907.128702-2-8县1971-2007年年日照时数折线图从图中可以看出，县年日照时数呈波动性减少趋势：1971～2007年，年平均日照时数为2916.9h;年日照时数的峰值出现在2000年，为3115.4h，最低出现在1989光资源综合评述年，为2719.8h，年日照时数最低值与峰值相差13%，年际变化不是很大。通过以上分析计算可以看出，本工程在预可行性研究阶段采用县气象站和贵南气象站气象资料作为研究的依据。海南县太阳能资源丰富，太阳能利用前景广阔。1971～2007年37年县太阳总辐射分布年际变化比较稳定，其数值多在6381.6MJ/M2—6705.1MJ/M2之间，属于资源丰富带。1.3DNI太阳直射辐射量本项目采用聚光电池组件，其设计依据为DIN值(根据美国SandiaNationalLab设计的PV-Designpro软件计算DIN值)。现采用一年内太阳直接辐射量值为依据，日直接辐射量变化曲线、月直接辐射量变化曲线如下表由上图可知，每月总的DNI最高值出现在三月，为173.9867Kwh/m2，其次为五月，DNI值为164.0942Kwh/m2，DNI最低值出现在七月，为121.7822Kwh/m2。由以上数据可以得出，全年总的DNI值为2006.37Kwh/m2。1.4太阳能资源综合评价气象站所测量的37年间平均太阳总辐射年总量为6561.3MJ/m2，年平均日照时数为2916