【文章內(nèi)容簡介】 。山東省位于N34176。25′～38176。23′、E122176。43′～144176。36′，南北最大長度約420km，東西最大寬度約700km，境內(nèi)有沿海、平原、丘陵、山地等多種地形，使之太陽輻射的差異較大。從分布圖可以，山東省年太陽總輻射量分布呈現(xiàn)南少北多的趨勢，其中，低值出現(xiàn)在魯西南，在4650MJ/m2以下，高值出現(xiàn)在魯北和黃河三角洲，在5550MJ/m2以上?？梢钥闯觯?*縣處于山東省西南地區(qū)，太陽能資源較為豐富。沂南山東省年太陽總輻射量分布圖（單位MJ/m2）山東省境內(nèi)目前擁有三個國家級太陽總輻射觀測站，分別為是濟南（N36176。36′E117176。03′）、煙臺市福山（1992年之前在煙臺36176。30′121176。15′）、日照市莒縣（35176。35′118度50′輻射觀測站。沂南縣沒有輻射觀測站。本階段采用美國宇航局（NASA）衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)聯(lián)合開發(fā)的軟件RetScreen全球氣象數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。主要資料氣象資料信息表月份平均氣溫平均相對濕度水平總輻射風(fēng)速單位176。C%kWh/m2/dm/s一月%二月%三月%四月%五月%六月%七月%八月%九月%十月%十一月%十二月%全年平均%年均太陽輻射總量（MJ/㎡）年均水平面月輻射量折線圖太陽最大輻射強度分析的目的是為了測算光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器后交流輸出功率的大小，為后面的交流升壓系統(tǒng)選擇合理的設(shè)計容量，以降低工程造價，同時減少交流升壓系統(tǒng)損耗，提高電站輸出電量，以提高光伏發(fā)電項目運行經(jīng)濟性。相關(guān)的氣象情況沂南縣2004～2010年逐年最大24小時降水量年份年最大日降水量（mm）年最大日降水量月份年最大日降水量日期2004728200572420065520077112008517200976201089**縣2004～2010年逐年最大積雪深度年份年最大積雪深度（cm）年最大積雪深度月份年最大積雪深度日期20041011262005312312006413120070（有降雪無積雪）（有降雪無積雪）20084225200912111320104211**縣2004～2010年逐年極端最低氣溫年份年極端最低氣溫（℃）年極端最低氣溫月份年極端最低氣溫日期2004123120051120061217200712天200812222009123201015基本風(fēng)壓（只提供20042010年歷年最大風(fēng)速）年代實測10min最大風(fēng)速（m/s）觀測時距（min）觀測次數(shù)風(fēng)速儀距離地面高度（m）200424200510242006102420071024200810242009102420101024環(huán)境溫度**縣氣象站近25年多年月平均氣溫：19862010年月份123456789101112月平均氣溫（℃）近50年最大積雪厚度：19612010年年份年最大積雪深度（cm）年最大積雪深度月份年最大積雪深度日期199314112天20011417近25年月平均降水：19862010年（單位：mm）月份123456789101112月降水量（mm）雷暴日19862010年近25年平均雷暴日天數(shù)：22天/年災(zāi)害性氣候條件：178。 19492000年臺風(fēng)總次數(shù)：根據(jù)19492000年《臺風(fēng)年鑒》，直接影響山東省造成大風(fēng)或降雨的熱帶氣旋總共為106個，相當(dāng)于每4年3遇；而中心進入山東境內(nèi)的熱帶氣旋為3年一遇。178。 19602010冰雹總?cè)諗?shù)：28天。178。 19602010暴雨總?cè)諗?shù)：122天。110第三章總體設(shè)計方案及發(fā)電量計算：《太陽光伏能源系統(tǒng)術(shù)語》（GB22971989）《地面用太陽能電池標(biāo)定的一般規(guī)定》（GB64971986）《地面用太陽能電池電性能測試方法》（GB64951986）《光伏電池組件的測試認(rèn)證規(guī)范》（IEEE12621995）《陸地用太陽能電池組件總規(guī)范》（GB/T140071992）《單晶硅太陽電池總規(guī)范》（GB/T126321990）《太陽能電池組件參數(shù)測量方法》（GB/T140091992）《光伏器件第1部分：光伏電流－電壓特性的測量》（GB/）《光伏器件3部分：地面用光伏器件的測量原理及標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度數(shù)據(jù)》（GB/）《晶體硅光伏器件的I－V實測特性的溫度和輻照度修正方法》（GB/）1《光伏器件第8部分：光伏器件光譜響應(yīng)的測量》（GB/）1《光伏器件第5部分：開路電壓法確定PV器件等效電池溫度》（GB/）1《在地面不同接收條件下的太陽光譜輻照度標(biāo)準(zhǔn)》（GB/）1《：標(biāo)準(zhǔn)太陽能量參數(shù)要求》（IEC6090461994）1《地面用晶體硅光伏電池組件設(shè)計鑒定和定型》（IEC61215）1《晶體硅光伏（PV）方陣IV特性的現(xiàn)場測量》（GB/T182102000）1《地面用光伏（PV）發(fā)電系統(tǒng)概述和導(dǎo)則》（GB/T184792001）1《光伏組件鹽霧腐蝕試驗》（GB/T189122002）1《光伏（PV）組件紫外試驗等》（GB/T193942003）《光伏系統(tǒng)安全鑒定－第一部分結(jié)構(gòu)要求》（IEC617301）2《光伏系統(tǒng)安全鑒定－第二部分測試要求》（IEC617302）同時還必須滿足IEC61730及IEC61215對于光伏組件及產(chǎn)品的安全規(guī)范要求。單晶硅太陽能光伏組件具有較高的轉(zhuǎn)換效率，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在15%左右，其穩(wěn)定性好，同等容量太陽能電池組件所占面積相對較小，但是價格較高。多晶硅太陽能光伏組件生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)換效率略低于單晶硅，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在13%15%，但價格相對較低。兩種組件使用壽命均能達到25年，其功率衰減均小于20%。晶體硅太陽能光伏組件具有較高的電池轉(zhuǎn)換效率，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在1315%左右，其穩(wěn)定性好，同等容量太陽能電池組件所占面積相對較小，但是價格較高，；非晶硅薄膜太陽能光伏組件起步時間較晚，國內(nèi)外廠家較少，生產(chǎn)效率較低，轉(zhuǎn)換效率明顯低于晶體硅，商業(yè)化電池的轉(zhuǎn)換效率在6%9%，并且存在光致衰減效應(yīng)。但價格相對較低，由于其較低的轉(zhuǎn)換效率，建設(shè)相同裝機容量的光伏電站，使用非晶硅光伏薄膜組件會占用更大的土地面積，使用更多的線纜、支架鋼材，并增加相應(yīng)的工程量。目前國內(nèi)外使用非晶硅薄膜組件建設(shè)的光伏發(fā)電項目明顯少于使用晶體硅組件建設(shè)的項目。通過對國內(nèi)外光伏組件的調(diào)研和比選，根據(jù)光伏并網(wǎng)電站的設(shè)計特點及相關(guān)政策的規(guī)定，考慮到組件性能的穩(wěn)定性和技術(shù)的成熟性，初步選定250Wp多晶硅太陽能光伏組件，全部為國內(nèi)封裝組件，其主要技術(shù)參數(shù)見下表：太陽能電池組件性能參數(shù)表序號項目內(nèi)容1組件型號250Wp2組件類型多晶3組件效率%4使用壽命≥25年2年降容保證≤2%10年降容保證≤10%25年降容保證≤20%5峰值功率250Wp6開路電壓Voc7短路電流Isc8最佳工作電壓Vm9最佳工作電流Im10功率溫度系數(shù)%/℃11開路電壓溫度系數(shù)%/℃12短路電流溫度系數(shù)%/℃13組件封裝形式Glass+EVA+Cell+EVA+Backsheet14長寬高165099140mm15組件凈重250Wp太陽能電池組件實物圖 太陽能電池組件的放置形式太陽能電池組件的放置形式有固定安裝式和自動跟蹤式兩種形式。對于固定式光伏系統(tǒng)，一旦安裝完成，太陽能電池組件傾角就無法改變，因此合理的傾角選擇對于固定式光伏發(fā)電系統(tǒng)顯得尤為重要。自動跟蹤式可分為水平單軸、斜單軸和雙軸跟蹤三種形式。各種組件安裝方式圖自動跟蹤式光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏組件可以隨著太陽運行而跟蹤移動，使太陽組件一直朝向太陽，增加了接受的太陽輻射量。但跟蹤裝置比較復(fù)雜，初始成本和維護成本較高，詳見下表。光伏系統(tǒng)安裝方式對比表項目發(fā)電量提高成本提高占地面積支架故障維護量固定式111基本沒有水平單軸1少量斜單軸(傾緯度角)2較多雙軸跟蹤23較多由上表可以看出，跟蹤系統(tǒng)雖然發(fā)電量有較為明顯的提高，但成本、占地面積、支架故障維護率相比于固定式系統(tǒng)將會大大增加，同時鑒于跟蹤技術(shù)的不成熟，很難保證整體系統(tǒng)發(fā)電的穩(wěn)定性和運行的連續(xù)性。因此本工程的太陽能電池組件的放置形式采用固定式。光伏組件陣列最佳傾角計算（1）傾斜面輻射分析1）傾斜面輻射量計算模型為增加光伏組件表面接受的太陽輻射量，在赤道以外地區(qū)，工程設(shè)計中通常將光伏組件朝向地球赤道方向傾斜一定角度。確定朝向赤道傾斜面上的太陽輻射量，通常采用Klein提出的計算方法：傾斜面上的太陽輻射總量Ht由直接太陽輻射量Hbt、天空散射輻射量Hdt和地面反射輻射量Hrt三部分組成。其計算公式為：Ht=Hbt+Hdt+Hrt因此，對于確定的地點，在已知全年各月水平面上的平均太陽輻射資料（總輻射量、直接輻射量或者散射輻射量）后，便可以計算出不同傾角的傾斜面上的全年各月的平均太陽輻射量。2）相關(guān)計算參數(shù)的確定A太陽赤緯的確定赤緯角是指地心和太陽中心的連線與其天赤道平面投影之間的夾角，也可以理解為太陽光線與地球赤道面的交角。赤緯度是反映地球繞太陽公轉(zhuǎn)規(guī)律的角度變量，用δ來表示。太陽赤緯度隨季節(jié)變化，按庫珀（cooper）方程計算，見下式：δ＝式中：n為一年中的天數(shù)，如在1月1日，n=1，以此類推。根據(jù)此公式，計算得到一年各天的太陽赤緯角。B各月傾斜面日落太陽時角的計算太陽時角是指太陽中心點到地心的連線與天子午線之間的夾角，簡稱時角。太陽正午時刻的時角為0176。，上午時角為負(fù)值，下午為正值，太陽時角是反映一天內(nèi)日照時間長短的指標(biāo)。水平面、傾斜面上的日落時角可依據(jù)如下計算公式：hs＝cos?1(?tanφtanδ)hs′＝min{hs,cos－1(－tan(φ－s)tanδ)}式中：hs：水平面上的日落時角；hs′：傾斜面上的日落時角；φ：當(dāng)?shù)鼐暥?；δ：太陽赤緯度；s：太陽能電池板傾角。根據(jù)以上公式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?、太陽赤緯角等相關(guān)參數(shù)，便可計算出水平面上的日落時角和某一傾角s傾斜面上的日落時角。C大氣層外太陽水平輻射量的確定大氣層外太陽水平輻射量是指在沒有地球大氣影響的情況下，水平面上的太陽輻射量。其計算公式如下：H0＝式中：H0：大氣層外水平面上輻射量；n：一年中的天數(shù)；Isc：為太陽常數(shù)，指的是在平均日地距離時，地球大氣層上界垂直于太陽光線表面積上單位時間內(nèi)所接受到的太陽輻射能量，其參考值1367w/。根據(jù)已確定的相關(guān)參數(shù)和上述計算公式，可計算出本光伏電站所在地各月大氣層外太陽水平面上輻射量平均值。(3)傾斜面上各輻射量的確定1)傾斜面上直接輻射量的確定在工程設(shè)計中，傾斜面直接輻射量常采用以下公式進行計算：Hbt＝HbRbRb＝式中：Hbt：傾斜面上太陽直接輻射量；Hb：水平面上太陽直接輻射量；Rb：傾斜面與水平面上直接輻射量的比值；hs：水平面上的日落時角；hs′：傾斜面上的日落時角；依據(jù)以上公式，根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砭暥?、太陽赤緯度等相關(guān)參數(shù)，可計算出某一傾角s傾斜面上直接太陽輻射量。2)傾斜面上天空散射輻射量的確定對于天空散射輻射量采用Hay模型計算。Hay模型認(rèn)為傾斜面上天空散射輻射量是由太陽光盤的輻射量和其余天空均勻分布的散射輻射量兩部分組成，其計算公式為：Hdt＝式中：Hb：水平面上直接輻射量，氣象站原始觀測數(shù)據(jù)；Hd：水平面上散射輻射量，氣象站原始觀測數(shù)據(jù)；H0：大氣層外水平面上太陽輻射量；根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩砭暥取⑻柍嗑暯堑认嚓P(guān)參數(shù)，依據(jù)上述公式，可計算出某一傾角s傾斜面上天空散射輻射量。3)地面反射輻射量的確定對于朝向赤道的傾斜面，其輻射量總量除了來自太陽的直接輻射量和來自天空的散射輻射量外，還應(yīng)包括來自地面本身的反射輻射量，其計算公式為：式中：H為水平面上總輻射量，為水平面上的直接輻射量與散射輻射量之和是氣象站原始觀測數(shù)據(jù)；ρ為地面反射率，一般計算時，可取錯誤！未找到引用源。地面反射率的數(shù)值取決于地面狀態(tài)。不同地面狀態(tài)的反射率可參照下表執(zhí)行。不同地表狀態(tài)的反射率地面狀態(tài)反射率地面狀態(tài)反射率地面狀態(tài)反射率沙漠～干濕土濕草地