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1、 太阳能光伏资源精细化评估技术分析 摘要：光伏发电是一种清洁环保的发电形式，能够对越发紧张的电能供需矛盾进行缓解，促进电网和谐发展。而最近几年，我国的光伏并网规模持续扩大，做好光伏资源的研究和评估也因此受到了越发广泛的关注。本文就太阳能光伏资源的精细化评估技术进行了简单分析，希望能够为太阳能光伏资源的开发利用提供一些参考。关键词：太阳能；光伏资源；精细化评估1引言光伏发电是对太阳能进行开发利用的一种形式，经过了长期的发展，已经逐渐趋于成熟。光伏发电的基本原理，是利用半导体截面本身的光生伏特效应，直接将光能转化为电能，主要设备包括了太阳能电池板、控制器以及逆变器，将太阳能电池串联后进行封装保护，
2、可以得到大面积的太阳能电池组，配合相应的功率控制部件，就可以形成光伏发电装置。太阳能光伏发电具有清洁性、安全性、相对广泛性、资源充足性以及潜在经济性的特点，而且基本不需要进行维护，在长期的能源战略中占据了非常重要的位置。不过，光伏发电对于气候条件有着较为严格的要求，必须做好光伏资源的合理评估，才能保证良好的发电效果，也才能避免光伏电站功率持续波动对于整个电网系统的影响。2太阳能光伏资源精细化评估技术2.1区域太阳能资源评估以我国某地区为例，对气象辐射资料和同期多年的发电资料进行收集、整理和分析。该区域太阳能电站采用了多种材料，包括单晶硅、多晶硅等，光伏组件的设置了采用了多个不同的固定倾角，引入
3、了单跟踪、多跟踪等不同安装方式。针对电站2015-2016年两个完整年的发电资料和气象数据进行收集，整合成相应的年度报告1。依照电站实测数据，就不同天气状况下各种气象要素与发电量的关系进行评估，结果表明，从发电开始到发电结束，太阳能总辐射值并没有固定在特定范围内，进一步对光伏电站逐小时直接辐射、总辐射以及斜面辐射与发电量的关系进行分析，发现发电量与上述三种数据均呈现正相关关系，受总辐射影响最大。晴朗天气发电量和气象因子之间的相关性程度从小到大依次为大气透明度系数、散射辐射、直接辐射、总辐射以及太阳高度角，太阳高度角和总辐射的日变化趋势基本一致，不过电站发电量普遍在正午12点达到峰值，总辐射最大
4、值多出现在午后2点左右；阴天发电量与气象因子的关系依照相关性程度从小到大依次为大气透明度系数、直接辐射、散射辐射、总辐射以及太阳高度角；多云天气则比较特殊，如果直接辐射超过散射辐射，发电量与直接辐射相关性较大，反之，如果散射辐射超过直接辐射，发电量与散射辐射相关性更大。结合卫星反演资料以及SMARTS模型，运用SMARTS模式配合云天地面太阳辐射计算经验模型，实现对不同天气状况下区域水平面太阳能光伏资源的精细化评估，基本能够实现评估的完全自动化，也可以形成相应的技术方法指南。结合评估系统，针对我国某省太阳能光伏资源进行计算，对比实际观测结果，年总辐射值的误差在5%以内，表明系统具备良好的适用性
5、2。对大型太阳能光伏电站进行实地调研，配合文献查阅，在考虑地形、土地利用、资源等影响因素的前提下，基于GIS技术对地形因子影响指标进行确定，制定相应的影响制约因素剔除标准，为光伏电站的选址和建设提供参考。配合ARCGIS软件，分析区域太阳能光伏资源的土地制约因素，如土地利用率、电站位置、装机面积等，针对能够开发太阳能光伏资源的空间位置进行分析，最终能够得到太阳能光伏资源可开发区域分布图，划分不同的开发等级和开发面积，对太阳能光伏资源的储量、可开发量等进行计算。2.2电站倾角计算及系统建设在光伏电站中，太阳能电池板的倾斜角度对于光伏资源的开发利用效率意义重大，通过对最佳倾角计算方法的研究，对比不
6、同计算方法的优点和不足，制定相对完善的光伏电站最佳倾角计算方法适用条件，对比当前国内主流光伏电站设计软件，对最佳倾角计算中需要解决的实际问题进行了总结3。同样结合某地太阳能光伏电站实测数据，验证最佳倾角理论计算模型，得到相关结论：依照天空各向异性模型推算得到的最佳倾角斜面相比较各向同性模型能够获取更多能量，在冬季这个差值能够达到7%左右，而经分析获得的每个月的最佳倾角和理论计算得到额定最佳倾角在变化趋势上基本一致，实测值要超过理论值，之所以如此，可能是因为在长期运行过程中，倾角较小的光伏电池组容易积灰，影响了其对于太阳能辐射的接收效率。在研究中，开发出了光伏电站最佳倾角优化设计系统，系统能够根
7、据相关数据，自动计算不同倾角及方位角下全面各月份的斜面总辐射量，能够运用气候学推算模型，配合日照百分率资料，对全国范围内制定区域的月平均总辐射量和直接辐射量进行计算，在散射辐射各向异性模型的支持下，还可以对斜面辐射量进行准确计算。另外，系统能够对不同方位角固定式光伏阵年接收辐射量最大的倾角进行计算，结合各月最佳倾角，可以对年上网发电量进行精确计算。2.3区域水平面光伏资源评估方法对逐日MODIS气溶胶刚学厚度产品进行收集，结合2016年FY-2E卫星逐小时云分类产品CLC、云量CTA以及晴空大气可降水TPW，可以实现对数据的批量处理和生成，为太阳能光伏电站的空间选址和设置提供参考4。2.4太阳
8、辐射分布式模型开发结合对起伏地形下太阳能光伏资源的评估，自主研发了基于复杂地形的太阳能辐射分布式模拟模型，对模型模拟计算结果进行分析，对照实践，发现效果良好。以此为基础，构建了台站周边建筑对日照及辐射影响的计算模型，并结合光伏电站电量数据，分析了剧毒遮挡对光伏电站发电量的影响，提出了电站周围任意点相对于光伏电站本身的方位角及仰角计算方法。2.4板温推算方法研究在太阳能光伏发电中，还需要关注光伏电池板的温度变化，从历史数据出发，构建光伏电池板温度与气象环境温度的相关关系。以北京地区太阳能观测站的实际测量数据为例进行分析，结合相应的计算方法，可以得到2016年北京地区逐时光伏电池板温度，可以对电池
9、板的材料进行区分，如薄膜、单晶硅、多晶硅，同时对0厘米地温、空气温度等参数进行了分析。对全国范围内800多个气象站自2010-2015奶奶的逐时气温数据进行收集和整理，得到了全国范围内从日出到日落期间额定平均气温，并将气温近似转化为光伏电池板温度，依照其本身的负温度效应，完成了对全国光伏发电温度折减系数和空间分布的计算5。3结语总而言之，可持续发展背景下，太阳能光伏发电得到了飞速发展，而在太阳能光伏电站的设计中，需要全面分析其影响因素，做好太阳能光伏资源的精细化评估，确定区域范围内光伏资源的储量和可利用量，保证光伏电站选址准确、光伏电池板倾角合适，尽可能减少各种因素对于太阳能光伏电站发电效率的影响，实现年发电量的最大化。参考文献：1李芬，陈正洪，马金玉，等.并网光伏系统性能精细化评估方法研究J.太阳能学报，2013，34（6）：974-983.2张立春.通辽地区太阳能资源可利用性的分析J.民族高等教育研究，2012，（5）：58-59.3王佳.天津市太阳能光伏发电量预报技术研究D.南京信息工程大学，2013.4张世丰.影响太阳能光伏发电的气象因子分析J.农业与科技，2014，（7）：194.5鞠振河，马迎秋，姚振华.基于太阳能资源评估型的光伏系统的优化设计J.沈阳工程学院学报（自然科学版），2010，6（2）：102-105. -全文完-
