中衛光伏并網電站工程光伏系統太陽能資源評估實例1.1太陽能資源和氣象條件1.1.1當地氣象地理條件概述中衛市位于黃河上游，寧夏中西部，寧、蒙、甘交界地。東與吳忠市接壤，南與固原市及甘肅省靖遠相連，西與甘肅省景泰交界，北與內蒙古阿拉善左旗毗鄰。地跨東經104°17′—106°10′、北緯36°06′—37°50′，東西長約130km，南北寬約180km。中衛市區東北距銀川市166km。中衛市深居內陸，遠離海洋，靠近沙漠，屬于旱、半干旱氣候，具有典型的大陸性季風氣候和沙漠氣候的特點。春暖遲、秋涼早、夏熱短、冬寒長，風大沙多，干旱少雨。平均氣溫在7.3～9.5℃之間，年平均相對濕度57%，年均無霜期159～169天，年均降雨量179.6～367.4毫米，年蒸發量1829.6～1947.1毫米，為降水量的5～11倍。1.1.2光伏電站所在地區太陽能資源分析1、寧夏太陽能資源概述寧夏太陽能資源豐富，是我國太陽輻射的高能區之一。其地勢海拔高、陰雨天氣少、日照時間長、輻射強度高、大氣透明度好，日照時數多達2835h，年日照百分率64%，年太陽能輻射總量為每平方米4936～6119兆焦，由南向北平均每10公里每平方米遞增50兆焦。據1961-2004年寧夏太陽能輻射資料統計表明，全區平均5781MJ/㎡·a，其空間分布特征時北部多于南部，南北相差1000MJ/㎡·a，靈武、同心最大，達6100MJ/㎡·a以上。且太陽輻射能直接輻射多、散射輻射少，對于太陽能利用十分有利。2、光伏電站所在地區氣象資料分析本工程目前收集到的氣象站為中衛氣象站的相關數據，中衛市氣象站位于中衛市北郊汪家營子，其地理位置為東經105°11′，北緯37°32′，觀測場海拔高度1225.4m。該站與光伏電站場址距離較近，中間又無高山阻隔，屬同一氣候區。根據中衛氣象站實測資料統計，其累年基本氣象要素特征值見表2-1，逐年氣象要素特征值見表2-2。表2-1中衛市累年基本氣象要素特征值名稱單位數據備注多年平均氣壓ｈＰａ878.5多年平均氣溫℃8.8最熱月平均氣溫℃22.5最冷月平均氣溫℃-7.5極端最高氣溫℃37.6極端最低氣溫℃-29.2平均相對濕度％57多年平均降水量ｍｍ179.6一日最大降水量ｍｍ81.0多年平均蒸發量ｍｍ1829.6最大積雪深度ｃｍ12最大凍土深度ｃｍ66最大風速ｍ／ｓ20.3多年平均風速ｍ／ｓ2.2平均大風日數ｄ9.4平均霧日數ｄ4.7平均雷暴日數ｄ14.8平均沙塵暴日數ｄ3.9平均積雪日數ｄ11.8最多凍融循環次數Time84表2-2中衛市逐年氣象要素特征值月份平均氣溫極端最高氣溫極端最低氣溫平均相對濕度平均氣壓平均風速平均降水量平均蒸發量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中衛太陽能資源分析中衛市太陽輻射量大，日照時數多，百分率高，單由于生態植被及地形之別，平原、沙漠區各異。多年平均日照時數，平原區為2807.4小時，占全年時數的65%；沙漠區為2827.7小時，占全年時數的62%。夏季最多為812小時，占全年時數的28%，冬季最少為611.3小時，占全年時數的21%，春季大于秋季。全年最大值沙漠區為7月，達到256小時，平原區為6月，達281.1小時，最小值為1月，平原、沙漠區均在196小時以上。全年日照月均值均在227以上。見下表：表2-3全年日照時數、百分率表月份項目123456789101112全年平原時數191.4205.6200.1244274.4281.1270.6260.3225.5233211.2214.32870%71676262636461626167717365沙漠時數198.1213.8224.8229.2250.3231.6256232.6238.5237201.7210.3272.9%65706159575558566469677262本工程站址位于中衛市西北方向，騰格里沙漠地區，與市區直線距離約15公里。海拔為1280米，地勢較為平坦。本工程預選址一期占地約為24.4萬平方米。站址所在區域日照充足，晝夜溫差大，年積溫3720℃，全年日照時數2800小時。根據我國太陽能資源區劃分劃標準，該區屬于二類“很豐富帶”，較適合建設大型光伏電站。4、太陽能實測資料根據銀川國家基準氣候站提供的1979—2008年近30年的多年太陽能輻射數據可看出盡30年的多年太陽總輻射量變化基本上呈波浪起伏狀，近幾年有遞減趨勢。1979—1998近20年的年均總輻射量為5972MJ/㎡,1998—2008近10年的年均總輻射量為5733MJ/㎡。表2-4多年逐月月平均總輻射量（單位：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、太陽能總輻射年變化趨勢為了客觀評估光伏電站所在地區的太陽能資源，以更準確的測算光伏電站的發電量，根據現階段收集到的2008年1~12月一個完整年的月平均總輻射實測數據進行太陽能資源的分析。表2-5實測2008年1~12月月平均總輻射（單位：MJ/㎡）月份123456789101112實測223.94367.50533.17564.54724.31739.05681.09611.62379.87437.75300.58260.48根據實測太陽能月平均總輻射，計算得到2008年1~12月的月總輻射為5828.9MJ/㎡。從圖2-2可以看到實測各月月平均總輻射變化曲線近似正態分布，輻射量從1月份開始顯著增加，到6月份達到最高，為739.05MJ/㎡，6、7月份略有下降，但依然維持在一個較高水平，此段時間為太陽能資源比較最充沛的3個月，此后開始明顯減少，一月份降到全年最低，為223.94MJ/㎡。圖2-2實測各月月平均總輻射變化曲線1.1.3結論及建議本工程站址所在區域日照充足，晝夜溫差大，年積溫3720℃，全年日照時數2800小時。根據我國太陽能資源區劃分劃標準，該區屬于二類“很豐富帶”，較適合建設大型光伏電站。1.2方陣安裝傾角的選擇從氣象部門獲得的太陽能總輻射量是水平面上的，實際光伏電池組件在安裝時通常會有一定的傾角以盡可能多地捕捉太陽能。按照太陽能的實際設計經驗，固定式安裝傾角一般選當地緯度。為了保證設計的傾角為最佳角度，表5-5采用實測月平均總輻射量作為計算數據，分別計算了傾角選擇當地緯度及當地緯度增加或減少5°時的各月平均輻射量及年輻射總量。計算公式如下：(公式5-1)式中：——傾斜方陣面上的太陽總輻射量；D——散射輻射量，假定D與斜面傾角無關；S——水平面上的太陽直接輻射量；——方陣傾角；——午時分的太陽高度角。表5-5不同傾斜角方陣面上的總輻射量（kWh·㎡）月份33°方陣面38°方陣面43°方陣面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年總量2021.652027.802022.57表5-5的計算結果表明：方陣傾角在38°時，方陣面上的總輻射量相對較大，故采用固定式支架時，方陣傾角選為