光伏电站宏观选址及测光 天源科创

1、光伏电站宏观选址和测光天源科创 目 录一、太阳能资源评估二、太阳能电站宏观选址和规划三、太阳能资源测量平台 四、实例分析1. 太阳与地球的位置关系了解几个基本概念：2. 太阳光谱范围地球上的辐射能来源于太阳，太阳辐射能量的99.9%集中在0.210微米（m）的波段，其中的波长短于0.4m的称为紫外辐紫外辐射射，0.40.75m的称为可可见光辐射见光辐射，而长于0.75m的称为红外辐射红外辐射。此外，太阳光谱在0.293.0m范围，称为短波辐射短波辐射，目前气象站主要观测这部分太阳辐射。3. 常用名词解释：短波辐射 ：波长介于0.28m3m的电磁辐射。直接辐射：从日面及其周围一小立体角内发出的辐射。水平面直接日射：水平面上接收到的直接辐射。散射辐射：太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无 方向性的、但不改变其单色组成的辐射。总辐射：水平面从上方2立体角范围内接收到的直接辐射和散射辐射之和。 (MJ/m2或者kWh/m2)日照 ：大于或等于120W/m2的直射辐照度。太阳能资源稳定度:太阳能资源年内变化的状态和幅度大气质量（AM）：太阳在任何位置与在天顶时通过大气到达观测点的路径

2、之比。一 、太阳能资源评估目前，我国采用三个指标对太阳能资源进行分级：1.太阳总辐射年辐照量2.稳定度3.直射比等级名称分级阈值 (kWh /m2a )分级阈值 (MJ /m2a )等级符号 最丰富Rs1750Rs6295A 很丰富1400 Rs 17505035 Rs 6295B 丰 富1050 Rs 14003775 Rs 5035C 一 般Rs 1050Rs 3775D等级名称分级阈值等级符号 很稳定Rw0.47A 稳 定0.36 Rw 0.47B 一 般0.28 Rw 0.36C 欠稳定Rw 0.28D等级名称分级阈值等级符号等级说明 很高Rx0.6A直接辐射主导 高0.5 Rx 0.6B直接辐射较多 中0.35 Rx 0.5C散射辐射较多 低Rx 0.35D散射辐射主导总量等级稳定性等级直射比（辐射形式）等级二 、太阳能电站宏观选址和规划影响因素1.宏观影响因素（气候、自然地理）2.微观影响因素（温度、风、降尘、阴影）3.社会经济因素具体应用4.SolarGIS太阳能在线评估系统二 、太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.1 气候条件）太阳总辐射太阳总辐射由直接辐射和

3、散射辐射组成，是反映一个地区太阳能资源丰富程度的重要指标。太阳总辐射受地理纬度、日照时数、海拔高度和大气成分等因素的影响。平坦地形实际地形海拔高度 的影响量海拔高度（通过空气柱高度差异）对水平面辐射的年削减量（kWh.m-2）图-1 海拔高度对中国太阳能总辐射影响-CMA（1）中国太阳能总辐射年空间分布-CMA&SolarGIS中国19782007年平均的总辐射年总量空间分布（kWhm-2） 类别全年日照时数(h)年总辐射量(MJ/m2)主要地区13200340066808400宁夏北部 甘肃北部新疆东南部 青海西部西藏西部23000320058526680河北北部 山西北部 内蒙宁夏南部 甘肃中部 青海东部 西藏东南部和新疆南部32200300050165852山东 河南 河北东南部 山西南部 新疆北部 吉林 辽宁 云南 陕西北部 甘肃东南部 广东与福建南部 江苏和安徽北部 北京41400220041905016湖北 湖南 江西 浙江 广西 广东北部 陕西南部 江苏和安徽南部 黑龙江51000140033444190四川和贵州省二 、太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.1

4、气候条件）散射在总辐射中所占比例（或者直射比）散射在总辐射中所占比例随着大气光学质量或者天空的阴云程度的增加而增加，所占比例越低则反映出该地区天空晴朗，空气光学质量越好。图-2 中国太阳能直射比空间分布- CMA&SolarGIS中国平均直接辐射年总量空间分布（kWhm-2） 二 、太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.1 气候条件）等量太阳时（Equivalent Sun hours)每天地表接收的太阳辐射量相当于平均kW/m2的同等时数。等量太阳时是衡量一个地方太阳能可利用价值大小的一个重要指标。等量太阳时越高，这个地方太阳能可利用价值越大.二 太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.1 气候条件）气温硅太阳能电池输出功率随温度的升高而降低，较低的气温可以保证太阳能电池以较高的效率运行。二 太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.2 自然地理条件）地理位置电站距离变电站及城市等用电中心越近越好，这样可以减少大量电能在运输过程中的消耗。交通运输便利，有利于建站施工安装及运行维修管理。二 太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.2 自然地理条件）土地类型 太阳

5、辐射能量密度低，太阳能光伏电站需要很大面积的廉价土地，如戈壁、半固定沙漠、盐碱地等。耕地、草原等土地利用价值大的地区不宜开发。二 太阳能电站宏观选址和规划1. 宏观影响因素1.2 自然地理条件） 地形 光伏电站要建在地势平坦、开阔且周围没有高大建筑物、树木、电线杆等能投影到太阳能电板上的遮蔽物。坡度越小越好，坡向朝向正南方向，因为固定式光伏电池平板在北半球朝南架设能够接收到的太阳辐射最多.青海格尔木光伏电站Curbans Solar Farm, Farnce， 33MW Les Mes Solar farm,France, 31MW二、太阳能电站宏观选址和规划2. 微观影响因素2.1 温度2.2 风向、风速风对太阳能电站的影响，主要体现在对组件温度、物理损坏和磨蚀与降尘影响。 二、太阳能电站宏观选址和规划2. 微观影响因素2.3 降尘及沙尘暴飘浮在空中的沙尘会使到达地面的太阳辐射量减少。沉积在太阳能电池表面的沙尘对电池性能的影响很大。附着在光伏电池上的沙尘会反射部分到达电池的太阳辐射，降低电池的转化率，还会引起跟光装置失效。降尘对电池开路电流、最大输出功率、填充因子都表现出不良影响。二

6、 太阳能电站宏观选址和规划2. 微观影响因素2.4 阴影太阳能电池的阴影是由周围物体（树木、电线杆、建筑物）投射到电池平板上的，飞鸟粪便和树叶等因素也会产生阴影。二、太阳能电站宏观选址和规划3. 社会、经济因素 根据国家及地方政策和经济发展规划，选定拟建光伏电场建设区域。 电网接入情况 其他限制条件p宏观影响因素气候条件： 太阳总辐射、直射比、等量太阳时、气温自然地理条件：地理位置、 土地类型、 地形 p微观影响因素温度、风向、风速、降尘及沙尘暴、阴影 p社会、经济因素国家及地方政策和经济发展规划 ，电网接入情况，其他限制条件影响因素小结：利用欧洲先进太阳能资源评估工具SolarGIS，对太阳能项目进行宏观选址。该数据时间尺度超过10年，空间分辨率高于250米，数值准确，能有效反映由于复杂地形引起的辐射资源变化。294. 应用 SolarGIS太阳能在线评估系统30SolarGIS是太阳能评估和规划交互式工具，利用GIS（地理信息系统）技术和先进和科学算法得 到高分辨率太阳能资源及气候要素数据库，涉及范围已涵盖欧洲、非洲和亚洲。多种输出：GHI， DIFF，DNI，T等。 分辨率高达2

7、50米。多种时间尺度可供选 择。 一键点击获取长期数 据，或计算得到某点 长期时间序列。自定义主要参数，模 拟光伏电站性能及产 量。 日内瓦大学认为市场 上最优秀的太阳能资 源前期工具。进入iMaps，点击任一地点，即可显示GHI、DIFF、DNI、年平均温度、一月及七月温度、海拔、地形倾角、地形方位角、地表植被及人口密度等信息31进入pvPlanner，点击任一地点，开始对此处光伏电站进行模拟。32装机容量组件类型折减系数安装方式方位角倾角最优倾角输入光伏电站参数，对产量及性能进行模拟。33三、太阳能资源测量平台1. 技术路线与气象辐射测量仪器2. SPN1型日照-总日射表3. 太阳能资源测量技术方案1、 技术方案种类：目前，用于测量总辐射，直接辐射和散射辐射的技术方案主要有两种：1.1 测量总辐射总辐射和直接辐射直接辐射；1.2 测量总辐射总辐射和散射辐射散射辐射，计算出直接辐射直接辐射。三、太阳能资源测量平台三、太阳能资源测量平台气象辐射测量仪器: 直接日射表：测量太阳直接辐射的仪器，仅有这样的仪器还不够，还需要自动跟踪器。 总日射表：主要测量总日射，反向地面安装可测 反射日射，

8、如果增加遮光装置，还可用于测量散射日射。遮光装置可以是单独的，也可以与自动跟踪器合二为一。 太阳跟踪器37直接日射表Eppley NIP型Kipp & Zenon CH-1型Cimel CE 183型38总日射表Eppley PSP型Eppley 8-48型KippZonen CM21Li-Cor Li-200型Star型39太阳跟踪器：Eppley单轴Eppley ST1型双轴Eppley SMT3型40太阳跟踪器：Kipp & Zonen41太阳跟踪器： Canada42测量散射 辐射用的 自动遮光 器：43测量散射 辐射用的 自动遮光 器：44得益于其专利设计，SPN1无需使用任何复 杂调控、遮光环和其它活动部件即可测得水 平总辐射、直接和散射辐射，在实践中，对 于光伏观测、规划和选址非常有帮助。创新设计：7个热 电堆，1个专利遮 光罩。 多种输出：水平总 辐射、散射辐射、 法向直接辐射、日 照时数。 精密打磨玻璃外罩 ，工业等级接口， 内部加热器。 无需活动部件，少 故障，维护简便。2. SPN1型日照-总日射表:4546创新设计 专利设计（专利号：EP1012633和 US6

9、417500）由7个微型热电堆传感 器和一个独特的遮光罩组成。 多种输出 SPN1提供总辐射和散射辐射的模拟 信号输出以及日照状态。法向直接辐 射(DNI)和日照时数都可以由存储的 数据中计算得到。 研究级传感器 高品质玻璃圆顶及铝制外壳，工业等 级连接器，内部加热器保持圆顶罩在 低到-20Co时冰雪雾等环境下的清洁 干净。 无移动部件 一旦SPN1安装完成，无需任何调节 ，因为它没有任何类似遮光带或旋转 环的移动部件。3方案对比：目前，用于测量总辐射，直接辐射和散射辐射的技术方案主要有以下方式：方案一：测量总辐射，利用追踪器和遮光球测量直接辐射和散射辐射；方案二：测量总辐射，利用遮光环或遮光带测量散射辐射，进而计算得到直接辐射；方案三：通过创新设计，同时测量总辐射和散射辐射，进而计算得到直接辐射.通过与国家权威检测机构合作，将方案一和方案三进行实时对比分析，方案配置如下：方案一方案三辐射 测量 主要 设备SOLYS 2 太阳跟踪 器SPN1 辐射传 感器CMP 21 总辐射仪 （Kipp&Zonen）水 平NIP 直接辐射表观测数据对比分析结果：观测数据对比分析结果：SPN1 与CMP21 对比结果示意图(总辐射）SPN1 标定报告（总辐射和直接辐射）4. 太阳能资源测量技术方案标准的观 测与评估 系统辐射测量系统SPN1气象要素测量系统温、压、湿、 风等气象要素系统安装平台评估咨询SolarGIS数据管理维护4. 太阳能资源测量技术方案4.1 辐射测量系统辐射测量系统组成辐射测量系统组成SPN1太阳能辐射传感器英 国EOL Zenith西班牙kintech Engineering公司第三代数据 记录器、无线传输及配件西班牙高密度防水防潮，防腐蚀 机

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