影響太陽能光伏發(fā)電的氣象因子分析

1、影響太陽能光伏發(fā)電的氣象因子分析 摘 要：利用敦煌地區(qū)2002-2012年氣象觀測等資料，分析了當(dāng)?shù)貧庀笠蜃訉夥l(fā)電的影響，得出日照時數(shù)、太陽輻射、相對濕度和溫度等是影響太陽能光伏發(fā)電的主要氣象因子。敦煌日照時數(shù)穩(wěn)定，受天氣變化影響較小，太陽能資源穩(wěn)定，對太陽能資源的開發(fā)利用十分有利。各季節(jié)光伏發(fā)電與太陽輻射均呈現(xiàn)直線關(guān)系，太陽輻射越強，光伏發(fā)電量就越多；較低的相對濕度對光伏功率起著增強作用，相對濕度越低，光伏發(fā)電站輸出功率越強；環(huán)境溫度的變化會給光伏發(fā)電站帶來不穩(wěn)定影響。加強建站氣候環(huán)境資源評估和太陽能光伏發(fā)電氣象預(yù)報技術(shù)研究可積極促進(jìn)西部地區(qū)可再生能源的開發(fā)利用。 關(guān)鍵詞：太陽能光伏發(fā)電

2、；太陽輻射；日照時數(shù)；相對濕度；溫度 中圖分類號：p49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 引言 能源是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在我國經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。我國擁有豐富的太陽能資源，資源量相當(dāng)于170mtoc，發(fā)電量達(dá)1381780mkw?h，太陽能產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿η野l(fā)展迅速，已成為新能源產(chǎn)業(yè)的重點之一。敦煌市（n40、e94）位于甘肅省河西走廊最西端，地處內(nèi)陸，面積3.12萬km2，境內(nèi)地勢平坦開闊，沙塵天數(shù)少，太陽能資源豐富，全年日照時數(shù)達(dá)3362h以上，日照百分率高達(dá)75%，年總輻射量為6882mj/m2，日均輻射量18.86mj/m2，是我國太陽能資源最豐富的地區(qū)之一，可開發(fā)利用適合太陽

3、能發(fā)電且條件優(yōu)越的荒漠面積達(dá)5000km2，具備建設(shè)千萬千瓦級太陽能電站的資源條件，被稱為中國太陽能的黃金地帶，也是國內(nèi)大規(guī)模實施太陽能光伏發(fā)電和綜合利用項目的理想地區(qū)之一。敦煌市富集的太陽光資源和便利的電力運輸及交通條件，為快速增長的電力負(fù)荷和大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)提供了保證，是實施“中國大漠光電工程”的理想?yún)^(qū)域。影響太陽能光伏發(fā)電站發(fā)電量的因素可歸納為裝機容量、綜合效率和太陽輻射3方面，其中太陽輻射受季節(jié)和地理位置影響較大，尤其大氣溫度、濕度、日照等因素具有顯著季節(jié)變化和日變化周期，其不連續(xù)和不確定特點都可影響太陽輻射的強弱，進(jìn)而使電網(wǎng)的穩(wěn)定性受到波動，因此，加強地方氣象因子與太陽能

4、光伏發(fā)電關(guān)系分析對于提高并網(wǎng)光伏電站發(fā)電量至關(guān)重要。 1 太陽能光伏發(fā)電與氣象因子的關(guān)系 1.1 與日照時數(shù)的關(guān)系 敦煌地區(qū)月平均日照時數(shù)均在200h以上，1a期間59月日照時數(shù)達(dá)到300h以上，5、6月份月日照時數(shù)達(dá)到峰值，為361.0h，其次為3月份，達(dá)到289.8h，自7月起月日照時數(shù)逐漸開始下降，其中12、1月為1a中月日照時數(shù)最低月，但也達(dá)到了215h左右。敦煌日照百分率高達(dá)75%，屬甘肅省日照百分率高值區(qū)，說明該地區(qū)日照時數(shù)穩(wěn)定，受天氣變化影響較小，太陽能資源穩(wěn)定，對太陽能資源的開發(fā)利用十分有利。 1.2 與太陽輻射的關(guān)系 根據(jù)敦煌20022012年季平均太陽輻射總量統(tǒng)計得出，敦煌

5、地區(qū)春季（35月）、夏（68月）、秋季（911月）、冬季（12月翌年2月）太陽輻射總量分別為2135.14mj/m2、2506.78mj/m2、1509.94mj/m2、1230.19mj/m2。分析敦煌各季節(jié)太陽輻射與光伏發(fā)電的關(guān)系可知，敦煌各季節(jié)光伏發(fā)電與太陽輻射均呈現(xiàn)直線關(guān)系，太陽輻射越強，光伏發(fā)電量就越多。 1.3 與相對濕度的關(guān)系 敦煌地區(qū)年平均降水日數(shù)為1720d左右，為甘肅省降水日數(shù)最少地區(qū)之一，年平均降水量36.5mm，降水集中在夏季（68月），降水量約占全年總降水量的65%，1、2、4、5及912月，月平均降水量均不超過2mm，同時該地區(qū)年蒸發(fā)量在20003000mm，是甘肅

6、省蒸發(fā)量最大的地區(qū)。降水少、蒸發(fā)量大，相對濕度就較低，說明該地區(qū)空氣中水汽含量小，有利于增加太陽輻射，使太陽能光伏發(fā)電站光伏功率增加。根據(jù)劉玉蘭等對寧夏地區(qū)逐日光伏功率與相對濕度的關(guān)系的研究中得出，相對濕度每減少1%，光伏功率就會減少27.35kw，可見敦煌地區(qū)較低的相對濕度對光伏功率起著增強作用，相對濕度越低，光伏發(fā)電站輸出功率越強。 1.4 與溫度的關(guān)系 溫度對太陽能光伏發(fā)電的影響主要表現(xiàn)在太陽能電池電性能隨溫度的變化而變化方面。通常，在溫度較高時，硅太陽能電池工作中開路電壓會隨著溫度的升高而大幅下降，還可導(dǎo)致充電工作點嚴(yán)重偏移，造成系統(tǒng)充電不足而損壞。同時，溫度升高還致使硅太陽能電池輸出

7、功率大幅下降，太陽能電池組件難以充分發(fā)揮其最大性能。當(dāng)晶體硅太陽能電池組件溫度超過25范圍時，溫度每升高1其功率就會損失1%。敦煌地區(qū)410月白天最高溫度達(dá)25以上，其中59月可達(dá)到30以上，68月白天最高溫度在36.539.7之間，受高溫影響，光伏電池表面溫度會更高，可致光伏電池效率衰減6%以上，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電量下降很多，可見環(huán)境溫度的變化會給光伏發(fā)電站帶來不穩(wěn)定影響。 2 加強太陽能光伏發(fā)電氣象預(yù)報技術(shù)研究 受氣象條件等影響，太陽能資源表現(xiàn)出一定的先天不穩(wěn)定性，如天氣轉(zhuǎn)為多云、陰雨、沙塵暴或夏天出現(xiàn)極端高溫等，光伏發(fā)電站的發(fā)電量就會隨之銳減，電網(wǎng)端如未提前做好充分準(zhǔn)備就會出現(xiàn)供電不足情況，從

8、而影響人們的正常生產(chǎn)和生活。因此，在建設(shè)電站時首先要對氣候環(huán)境資源進(jìn)行充分評估，還要做好太陽能發(fā)電站運行過程中太陽能資源和相關(guān)氣象條件的預(yù)報，采用理論分析和實驗驗證相結(jié)合的方式，作為開展太陽能光伏發(fā)電氣象預(yù)報的技術(shù)支撐；要充分考慮氣象因子與不同尺度氣象預(yù)報對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中安全性、經(jīng)濟性和效率提高的重要性，保障大規(guī)模新能源接入條件下電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，促進(jìn)西部地區(qū)可再生能源的開發(fā)利用。 參考文獻(xiàn) 1 中國可再生能源協(xié)會.中國新能源與可再生能源年鑒（2010）m.廣州：中國科學(xué)院廣州能源研究所，2010. 2 楊金煥.并網(wǎng)光伏電站發(fā)電量的估算.魏啟東，袁竹林.第11屆中國光伏大會暨展覽會會議論文集c.南京：東南大學(xué)出版社，2