【導讀】航天機電有限公司。分布式光伏發(fā)電項目。工程咨詢證書甲級11520xx0024. 平泉縣50MWp太陽能分布式光伏發(fā)電項目可行性研究報告。葉子丹程凌燕李煜。宋進江謝霞凌劉博。電池陣列的運行方式設計.........

　　

【正文】 1） 承德 市 主要氣象要素 承德 市 位于歐亞大陸深處，由于昆侖山和帕米爾高原的阻擋作用，使海洋的濕氣難以進入，形成了當?shù)貥O度干旱的暖溫帶大陸性氣候，其氣候特點為：氣候干燥、蒸發(fā)量大、降水稀少且年、季變化大、晴天多、日照長、熱量資源豐富、氣候變化劇烈、冬寒夏暑、晝熱夜冷、全年平均風速小。 （ 2） 承德 市 氣象條件 承德 市 氣象觀測臺與本次工程所選場地同在一個氣候區(qū)，并且 承德 市 氣象臺是國家基準臺，擁有 50 余年的基礎資料，其氣象參數(shù)的可靠性是有保障的。 承德 市氣象觀測臺觀測場海拔高度為 1375m，位于北緯 41176。08′ ，東經(jīng) 113176。56′ ，風速儀高度 ，記錄年代從建站至今，未發(fā)生搬遷變化。 場地與 承德 市 氣象站的直線距離約 13km 左右，兩地海拔高差 10～ 15m左右，只需對個別受微地形地貌影響的參數(shù)（如風速等）取值進行適當調(diào)整便可移用 承德 市氣象觀測資料。 主要氣象特征參數(shù)： (資料年代 1952— 20xx年 ) 歷年平均氣壓 歷年平均氣溫 ℃ 歷年極端最高氣溫 ℃ 航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 20t 歷年極端 最低氣溫 ℃ 歷年年最大降水量 歷年一日最大降水量 歷年最大積雪厚度 14cm 歷年最大凍土深度 67cm 歷年平均雷暴日數(shù) 天 歷年最多雷暴日數(shù) 11 天 年最多沙暴日數(shù) 54 天 年平均降雨日數(shù) 天 承德 市 全年主導風向、 次 主導風向 SW、 SSW 太陽能資源豐富程度分析 根據(jù)《太陽能資源等級 —— 總輻射》等級劃分標準（如表 ）， 承德 市 地區(qū)的年總輻射量為 ，屬于 B類，很豐富帶 。 表 22 中國的太陽能資源分區(qū)情況表 名 稱 等級符號 年輻射總量指標 (MJ/m2) 年輻射總量指標 (kWh/m2) 最豐富帶 A ≥6300 ≥1750 很豐富帶 B 5040～ 6300 1400～ 1750 較豐富帶 C 3780～ 5040 1050～ 1400 一 般 帶 D 3780 1050 承德 市 地區(qū) 太陽輻射量大，日照時數(shù)多，日照百分率高，多年平均日照時數(shù)為 3650h，全年日照月平均值達到 ，日照百分率高達 85%。 太陽能資源穩(wěn)定程度分析 一年中各月總輻射量（月平均日輻射量）的最小值與最大值的比值可表征總輻射年變化的穩(wěn)定度，在實際大氣中其數(shù)值在 (0， 1)區(qū)間變化，越接近 1越穩(wěn)定。采用穩(wěn)定度作為分級 標準，將太陽輻射資源分為四個等級，如下表 23 所示。 航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 21t 表 23 太陽能資源穩(wěn)定性等級劃分 名稱 符號 分級值 穩(wěn)定 A ≥ 較穩(wěn)定 B ≤R W 一般 C ≤R W 不穩(wěn)定 D 承德 市 月平均總輻射量值 6 月最大，達 ； 12 月最小，為 。RW=，屬于 “ C” 級， 穩(wěn)定度為 “ 一般 ” 。這主要是由于 當?shù)?緯度較高，冬季太陽高度角較小，造成冬季輻射較小?？赏ㄟ^傾斜太陽能電池板的形式提高冬季太陽能電池 板所能接受到的輻射量，以及年總發(fā)電量。 太陽輻射年際變化分析 根據(jù) 1979年 20xx年 承德 市 氣象局提供的輻射資料，做出近 30年太陽總輻射量年際變化圖 ，見圖 25。 48005000520054005600580060006200640066001979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 20xx 20xx 20xx 20xx年輻射量(MJ/m2178。a) 圖 25 承德 市 近 30年太陽總輻射量年際變化圖 從上圖可以看出，近 30年來數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定，年總輻射量多穩(wěn)定在 ～。 30年間的平均太陽能輻射量為 MJ/m2。最大值出現(xiàn)在 1987年，達 。最小值出現(xiàn)在 20xx年，為 。 航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 22t 太陽輻射量月際變化分析 圖 26為做出收集到的 承德 市 太陽輻射量月際變化圖 ； 05101520251 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12月輻射量(MJ/m2178。d) 圖 26 承德 市 近 30 年平均太陽總輻射量月際變化圖 承德 市 平泉 縣 太陽輻射分析 承德 市 平泉 縣 太陽輻射量大，日照時數(shù)多，日照百分率高，多年平均日照時數(shù)為，全年日照月平均值達到 。 承德 市 日照時數(shù)月際變化圖，見圖 27。 0501001502002503001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月日照時數(shù)（h） 圖 27 承德 市 近 30年月平均日照時數(shù)月際變化圖 根據(jù) 承德 市 氣象站多年日照時數(shù)和百分率資料，日照小時數(shù)最多的月份為 5月和 6月，達 280 小時，日照小時數(shù)最小的月份為 2月 ，日照小時數(shù)在 200 小時左右?？傮w呈航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 23t 現(xiàn)出較穩(wěn)定的趨勢， 48月較大， 9月至翌年 2 月較小，但全年日照時數(shù)穩(wěn)定在 200h250h之間。 由于 承德 市 氣象站對太陽輻射量不進行觀測，因此采用距離 承德 市 平泉 縣 最近的 承德 市 氣象站多年逐月太陽總輻射量資料和 承德 市 氣象站多年逐月日照時數(shù)等資料，根據(jù)經(jīng)驗公式推算并參考結(jié)合有關研究人員對 河北 地區(qū)太陽能資源的研究成果，得出 承德 市地區(qū)水平地面月平均太陽總輻射量。 推算出的 承德 市 太陽輻射量月際變化圖，如圖 。 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12月輻射量(MJ/m2178。d) 圖 28 承德 市 近 30年平均太陽總輻射量月際變化圖 承德 市 地區(qū)夏季 6月份的太陽總輻射量最大， 5月份次之，均達到 700MJ/m2以上，冬季 12 月份太陽總輻射量最小，僅為 。根據(jù)我國太陽能資源區(qū)劃標準， 承德市 地區(qū)年太陽總輻射量 ，可歸為很豐富地區(qū)，適合建設大型光伏電站。 根據(jù) 平泉 縣 氣象站 1971～ 20xx 年日照時數(shù)和百分率資料，日照小時數(shù)最多的月份為7月和 8 月，達 490 小時，日照小時數(shù)最小的月份為 12 月，日照小時數(shù)在 300 小時左右。氣象站數(shù)據(jù)結(jié)論：根據(jù)上述分 析， 平泉 縣 年太陽總輻射量 。該數(shù)據(jù)均在該地區(qū)氣象數(shù)據(jù)合理范圍內(nèi)。由此認為，該數(shù)據(jù)是可以利用。 最佳角度輻射量分析 根據(jù)方位角對陣列的影響的綜合因素考慮，對于北半球而言，光伏陣列固定式安裝朝向正南即方陣垂直面與正南的夾角為 0176。 時，光伏陣列在一年中獲得的發(fā)電量是最大的；所以，本項目確定光伏組件方陣的方位角為 0176。 。 航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 24t 確定最佳傾角，必須將水平面上的太陽輻射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成斜面上太陽輻射數(shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)果比較后得出。對于確定的地點，取得全年各月水平面上的平均太陽輻射 資料 (總輻射量、直接輻射量或散射輻射量 )后，便可以算出不同傾角的斜面上全年各月的平均太陽輻射量。 綜合考慮積雪、占地面積、陰影遮擋、支架承載等因素，旨在追求傾斜面全年最大輻射量及全年最大的發(fā)電量。因此以當?shù)鼐唧w氣象資料為依據(jù)，通過 RETscreen 優(yōu)化設計軟件優(yōu)化設計，輸入不同傾角通過對其傾斜面全年總輻射量和全年的單位面積發(fā)電量的比較，得出最佳傾角值。根據(jù)專業(yè)優(yōu)化設計軟件中算出不同傾角對應的傾斜面上各月平均日太陽輻射及其平均值；經(jīng)過比較得出該地區(qū)光伏陣列的最佳傾角為 31 度。 不同角度下日輻射量軟件模擬結(jié)果如 下所示： 不同角度 傾斜面 年均 輻射量柱狀圖 根據(jù)上述分析，可知最佳傾角為 35176。本項目由于有農(nóng)業(yè)光伏發(fā)電，需要兼顧發(fā)電量與農(nóng)業(yè)種植的需要，因此光伏大棚的組件擬選取 25176。，經(jīng)上述計算分析可知 25176。與 佳傾角為 35176。的發(fā)電量相差不大（ %）。全年各月輻射量柱狀圖如下圖所示： 1920 . 00 24 25 26 33 34 35 36 37 38輻射量（kwh/㎡）角度各角度斜面上年均輻射量航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 25t 25176。傾斜面全年各月輻射量柱狀圖 35176。 傾斜面全年各月輻射量柱狀圖 從 上兩圖 可以大致看出，在 25176。 斜面上，全年各月接收輻射量量大致維持在135175kWh/㎡ ， 本項目在 25176。 傾斜面上年總輻射量為 1935kWh/m2，相當于 6966MJ/m2；在 35176。 斜面上，全年各月接收輻射量量大致維持在 145180kWh/㎡ ， 本項目在 31176。 傾斜面上年總輻射量為 1969kWh/m2，相當于 。 故 本期 50MW 太陽能 分布式 光伏 發(fā)電 項目 ， 其中 6MW 采用 農(nóng)業(yè)光伏發(fā)電形式建設，光伏組件與農(nóng)業(yè)大棚一體化集成，組件沿農(nóng)業(yè)大棚南向屋頂平鋪固定 安裝 （ 25176。）； 14MW為地面電站，組件 采用固定式支架安裝 （ 35176。）。 氣象條件影響分析 常年氣象條件的簡要說明 0 . 00 50 . 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12輻射量（kwh/㎡）月份25 176。 斜面上年均輻射量航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 26t 平泉 縣 深居內(nèi)陸腹地，氣候受高壓 西風控制和蒙古一西伯利亞反氣旋影響，氣候極為干燥，表現(xiàn)出典型干旱大陸性氣候特征， 四季分明，晝夜溫差大，光能和熱能資源豐富，空氣 干燥。平均氣溫 ~12℃，平原綠洲為 ℃，極端最高氣溫 ℃，極端最低氣溫零下 ℃，年均日較差 ℃。無霜期長達 227 天，年平均 降水 毫米，蒸發(fā)量 毫米。日照 天，占可照時數(shù)的 60%。 最大凍土深度 169 厘米。 表 24 近 10 年平均氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù) 項目 數(shù) 據(jù) 備注 年平均氣溫（℃） ～ 12?C 年最高氣溫（℃） +?C 年最低氣溫（℃） ?C 最大凍土深度（米） 平均風速（米 /秒） ~ 最大風速（米 /秒） 22 年平均降水量（ mm） 平均無霜期（天） 227 天 年均 7 級 ～ 8 級的大風日數(shù)有 天 ～ 天。最大風力達 9 級， 歷年 8級或 8級以上大風平 均日數(shù) 23 天，一般多在春季，大風日數(shù)最多可達 50 天， 沙塵暴日數(shù)是 10天左右， 平均風速 ～ 米 /秒，最大風速 22米 /秒，最大凍土深度 。 該地區(qū)多年平均氣溫為 ～ 12℃，多年平均降水量為 毫米。 災害性天氣 河北 平泉 縣 日照資源豐富，無災 害性天氣， 具備發(fā)電上網(wǎng)條件，交通便利。 氣象條件分析 根據(jù)氣象站的實測數(shù)據(jù)資料和廠區(qū)的實際情況，進行氣象條件的初步影響分析： （ 1）氣溫影響分析 逆變器的工作環(huán)境溫度范圍為 20℃ ～ 40℃ ，電池組件的工作溫度范圍為 40℃ ～85℃ ，參照氣象站提供的各類相關氣象數(shù)據(jù)，擬選場區(qū)的氣溫條件對太陽能電池組件的可靠運行及安全性沒有影響。逆變器在應有一定采暖或保溫措施以保證在極端低溫下正常工作。在太陽能電池組件串并聯(lián)組合設計中，需根據(jù)當?shù)氐膶嶋H氣溫情況進行相應的溫度修正，以確保整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)在全年中有較 高的運行效率。 航天機電 有限公司 平泉縣 50MWp 太陽能分布式光伏發(fā)電（蘑菇種植大棚）項目 可行性研究報告 27t （ 2）風速影響分析 擬選廠區(qū)周圍地勢相對復雜，風有助于增加太陽能組件的強制對流散熱，降低電池組件版面的工作溫度，從而在一定程度上提高發(fā)電量。同時風載荷也是光伏支架的主要載荷。 （ 3）極端天氣影響分析 沙塵暴發(fā)生時天氣中沙塵粒子急劇增多，大氣透明度明顯下降，接