太陽能資源評估資料

太陽能資源評估資料1.太陽能資源分布情況 21.1世界太陽能資源分布情況 21.2中國太陽能資源分布情況 42.國家太陽能資源評估 62.1相關(guān)術(shù)語及定義 62.1.1太陽能資源solarenergyresources 62.1.2太陽總輻射globalsolarradiation 62.1.3傾斜面太陽總輻射totalsolarradiation 62.1.4峰值日照時數(shù)peaksunshinehours 62.1.5光伏陣列傾斜角photovoltaicarraygradientangle 62.1.6日照時數(shù)sunshineduration 62.1.7直接輻射directsolarradiation 72.1.8散射輻射diffusesolarradiation 72.2太陽能資源的計算 72.2.1日天文總輻射量 72.2.2月太陽總輻射量 72.2.3年太陽總輻射量 82.3太陽能資源評估 92.3.1太陽能資源豐富程度評估 92.3.2太陽能資源穩(wěn)定程度評估 92.3.3氣象部門評估方法的局限性及改進(jìn) 103.太陽能資源評估設(shè)備及儀表 103.1總輻射表 103.2直接輻射表 124.按某地區(qū)的太陽能資源評估（江蘇省屋頂太陽能光伏系統(tǒng)） 134.1數(shù)據(jù)收集： 134.2地區(qū)太陽能資源潛力分析： 134.3太陽能應(yīng)用潛力分析： 134.4太陽能資源評估 144.4.1太陽能資源豐富程度評估 144.4.2太陽能資源穩(wěn)定程度評估 144.5太陽能資源利用價值評估 144.6屋頂太陽能資源潛力評估 155.光伏系統(tǒng)中的太陽能資源評估 155.1輻射數(shù)據(jù)要求 155.1.1注意事項 155.1.2收集數(shù)據(jù)類別 165.2太陽能電站輻射觀測數(shù)據(jù) 165.3輻射數(shù)據(jù)處理 165.3.1數(shù)據(jù)驗證 165.3.2數(shù)據(jù)訂正 175.3.3數(shù)據(jù)處理 175.4太陽能資源評估的參考判據(jù) 185.4.1日峰值日照時數(shù)評估 185.4.2其他氣象因素的影響 186.光伏系統(tǒng)太陽能資源評估實例——國電電力中衛(wèi)光伏并網(wǎng)電站一期10MW工程 186.1太陽能資源和氣象條件 186.1.1當(dāng)?shù)貧庀蟮乩項l件概述 186.1.2光伏電站所在地區(qū)太陽能資源分析 196.1.3結(jié)論及建議 236.2方陣安裝傾角的選擇 236.3發(fā)電量測算 24附錄A 26有關(guān)參數(shù)的計算方法 26A．1太陽赤緯的計算 26A．2日地距離系數(shù)的計算 26A．3可照時數(shù)的計算 26A．4月日照百分率的計算 27附錄B 27有關(guān)參數(shù)的計算方法 27B．1峰值日照小時數(shù)的計算 27B．2傾斜面太陽能總輻射量的計算 27B．3月太陽總輻射量經(jīng)驗公式系數(shù)a、b的計算方法 281.太陽能資源分布情況1.1世界太陽能資源分布情況國際太陽能資源分布根據(jù)國際太陽能熱利用區(qū)域分類，全世界太陽能輻射強(qiáng)度和日照時間最佳的區(qū)域包括北非、中東地區(qū)、美國西南部和墨西哥、南歐、澳大利亞、南非、南美洲東、西海岸和中國西部地區(qū)等。北非地區(qū)是世界太陽能輻照最強(qiáng)烈的地區(qū)之一。摩洛哥、阿爾及利亞、突尼斯、利比亞和埃及太陽能熱發(fā)電潛能很大。阿爾及利亞的太陽年輻照總量9720MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約169440TW?h。摩洛哥的太陽年輻照總量9360MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約20151TW?h。埃及的太陽年輻照總量10080MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約73656TW?h。太陽年輻照總量大于8280MJ/m2的國家還有突尼斯、利比亞等國。阿爾及利亞有2381.7km2的陸地區(qū)域，其沿海地區(qū)太陽年輻照總量為6120MJ/m2，高地和撒哈拉地區(qū)太陽年輻照總量為6840～9540MJ/m2，全國總土地的82%適用于太陽能熱發(fā)電站的建設(shè)。南歐的太陽年輻照總量超過7200MJ/m2。這些國家包括葡萄牙、西班牙、意大利、希臘和土耳其等。西班牙太陽年輻照總量為8100MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約1646TW?h。意大利太陽年輻照總量為7200MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約88TW?h。希臘太陽年輻照總量為6840MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約44TW?h。葡萄牙太陽年輻照總量為7560MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約436TW?h。土耳其的技術(shù)開發(fā)量每年約400TW?h。西班牙的南方地區(qū)是最適合于建設(shè)太陽能能熱發(fā)電站地區(qū)之一，該國也是太陽能熱發(fā)電技術(shù)水平最高、太陽能熱發(fā)電站建設(shè)最多的國家之一。中東幾乎所有地區(qū)的太陽能輻射能量都非常高。以色列、約旦和沙特阿拉伯等國的太陽年輻照總量8640MJ/m2。阿聯(lián)酋的太陽年輻照總量為7920MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約2708TW?h。以色列的太陽年輻照總量為8640MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約318TW?h。伊朗的太陽年輻照總量為7920MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約20PW?h。約旦的太陽年輻照總量約9720MJ/m2，技術(shù)開發(fā)量每年約6434TW?h。以色列的總陸地區(qū)域是20330km2；Negev沙漠覆蓋了全國土地的一半，也是太陽能利用的最佳地區(qū)之一，以色列的太陽能熱利用技術(shù)處于世界最高水平之列。美國也是世界太陽能資源最豐富的地區(qū)之一。根據(jù)美國239個觀測站1961—1990年30年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全國一類地區(qū)太陽年輻照總量為9198～10512MJ/m2，一類地區(qū)包括亞利桑那和新墨西哥州的全部，加利福尼亞、內(nèi)華達(dá)、猶他、科羅拉多和得克莎斯州的南部，占總面積的9.36%。二類地區(qū)太陽年輻照總量為7884～9198MJ/m2，除了包括一類地區(qū)所列州的其余部分外，還包括猶他、懷俄明、堪薩斯、俄克拉荷馬、佛羅里達(dá)、佐治亞和南卡羅來納州等，占總面積的35.67%。三類地區(qū)太陽年輻照總量為6570～7884MJ/m2，包括美國北部和東部大部分地區(qū)，占總面積的41.81%。四類地區(qū)太陽年輻照總量為5256～6570MJ/m2，包括阿拉斯加州大部地區(qū)，占總面積的9.94%。五類地區(qū)太陽年輻照總量為3942～5256MJ/m2，僅包括阿拉斯加州最北端的少部地區(qū)，占總面積的3.22%。美國的外島如夏威夷等均屬于二類地區(qū)。美國的西南部地區(qū)全年平均溫度較高，有一定的水源，冬季沒有嚴(yán)寒，雖屬丘陵山地區(qū)，但地勢平坦的區(qū)域也很多，只要避開大風(fēng)地區(qū)，是非常好的太陽能熱發(fā)電地區(qū)。澳大利亞的太陽能資源也很豐富。全國一類地區(qū)太陽年輻照總量7621～8672MJ/m2，主要在澳大利亞北部地區(qū)，占總面積的54.18%。二類地區(qū)太陽年輻照總量6570～7621MJ/m2，包括澳大利亞中部，占全國面積的35.44%。三類地區(qū)太陽年輻照總量5389～6570MJ/m2，在澳大利亞南部地區(qū)，占全國面積的7.9%。太陽年輻照總量低于6570MJ/m2的四類地區(qū)僅占2.48%。澳大利亞中部的廣大地區(qū)人煙稀少，土地荒漠，適合于大規(guī)模的太陽能開發(fā)利用，最近，澳大利亞國內(nèi)也提出了大規(guī)模太陽能開發(fā)利用的投資計劃，以增加可再生能源的利用率。世界太陽能資源分布如下圖所示。圖2-3世界太陽能資源分布1.2中國太陽能資源分布情況我國幅員遼闊，有著十分豐富的太陽能資源。據(jù)估算，我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50×1018kJ，全國各地太陽年輻射總量達(dá)335～837kJ/cm2·a，中值為586kJ/cm2·a。從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961年至1970年的平均值，年平均日照時間為3005.7h，相對日照為68％，年平均晴天為108.5天，陰天為98.8天，年平均云量為4.8，太陽總輻射為816kJ/cm2·a，比全國其它省區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。全國以四川和貴州兩省的太陽年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那里雨多、霧多，晴天較少。例如素有“霧都”之稱的成都市，年平均日照時數(shù)僅為1152.2h，相對日照為26％，年平均晴天為24.7天，陰天達(dá)244.6天，年平均云量高達(dá)8.4，其它地區(qū)的太陽年輻射總量居中。大體上說，我國約有三分之二以上的地區(qū)太陽能資源較好，特別是青藏高原和新疆、甘肅、內(nèi)蒙古一帶，利用太陽能的條件尤其有利。根據(jù)各地接受太陽總輻射量的多少，可將全國劃分為四類地區(qū)。一類地區(qū)：為中國太陽能資源最豐富的地區(qū)，日輻射量>5.1KWh/㎡。這些地區(qū)包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最為豐富，最高達(dá)日輻射量6.4KWh/㎡，居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。二類地區(qū)：為中國太陽能資源較豐富地區(qū)，日輻射量4.1～5.1KWh/㎡。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。三類地區(qū)：為中國太陽能資源中等類型地區(qū)，日輻射量3.3～4.1KWh/㎡。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南部等地。四類地區(qū)：是中國太陽能資源較差地區(qū)，日輻射量<3.1KWh/㎡。這些地區(qū)包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇北部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地。四川、貴州兩省，是中國太陽能資源最少的地區(qū)，日輻射量只有2.5～3.2KWh/㎡。下圖為我國太陽能資源分布情況，主要特點有：1、太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；2、太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和新疆兩個自治區(qū)外，基本上是南部低于北部；3、由于南方多數(shù)地區(qū)云多雨多，在北緯30°～40°之間，太陽能的分布情況與一般的太陽能隨緯度而變化的規(guī)律相反，太陽能不是隨著緯度的升高而減少，而是隨著緯度的升高而增加。2.國家太陽能資源評估2.1相關(guān)術(shù)語及定義2.1.1太陽能資源solarenergyresources任一特定時段內(nèi)（如日、月、年）水平面上太陽總輻射強(qiáng)度的累計值，單位為兆焦每平方米（MJ/m2）。2.1.2太陽總輻射globalsolarradiation太陽直接輻射與散射輻射之和或指水平面從上方2π立體角范圍內(nèi)接收到的直接輻射和散射輻射，單位為兆焦每平方米(MJ/m2)。2.1.3傾斜面太陽總輻射totalsolarradiation在規(guī)定的一段時間內(nèi)照射到某個傾斜表面的單位面積上的太陽輻射能量，單位為兆焦每平方米(MJ/m2)。2.1.4峰值日照時數(shù)peaksunshinehours將當(dāng)?shù)氐奶栞椪樟空鬯愠蓸?biāo)準(zhǔn)測試條件（輻照度1000W/m2）下的小時數(shù)。2.1.5光伏陣列傾斜角photovoltaicarraygradientangle太陽能光伏陣列平面與水平地面的夾角。2.1.6日照時數(shù)sunshineduration地表給定地區(qū)每天實際接收日照的時間。以日照記錄儀記錄的結(jié)果累計計算。單位為小時（h）。2.1.7直接輻射directsolarradiation從日面及其周圍一小立方角內(nèi)發(fā)出的太陽輻射。2.1.8散射輻射diffusesolarradiation太陽輻射被空氣分子、云、空氣中的各種微粒分散成無方向性的、但不改變其單色組成的輻射。2.2太陽能資源的計算2.2.1日天文總輻射量………（1）式中：—日天文輻射總量，單位為兆焦每平方米每天()；—時間周期為；—太陽常數(shù)為0.0820，單位為兆焦每平方米每分()；—日地距離系數(shù)，無量綱；—地理緯度，單位為弧度(rad）；—太陽赤緯，單位為弧度(rad)，其計算見附錄A；為日落時角，單位為弧度(rad），其計算見附錄A。2.2.2月太陽總輻射量對有太陽輻射觀測的地點（日射站），月太陽總輻射量可以用式（2）計算：………（2）式中：—計算地點月太陽總輻射量，單位為兆焦每平方米每天()；—觀測點日太陽總輻射量觀測值，單位為兆焦每平方米每天()；M－計算月的天數(shù)，如一月份為31天。對于無太陽輻射觀測的地點，選擇最近的有太陽輻射觀測的站點作參考，建立經(jīng)驗公式對月太陽總輻射量進(jìn)行計算：…………（3）式中:－月日照百分率，無量綱數(shù)，其計算見附錄A；－經(jīng)驗系數(shù)，無量綱數(shù)。根據(jù)計算點最近的日射站觀測資料，利用最小二乘法計算求出，計算方法見附錄B；—月天文總輻射月總量，單位為兆焦每平方米每天()，由（4）式計算：………（4）其中：—觀測點日天文太陽總輻射量，單位為兆焦每平方米每天()，由（1）式計算；M－計算月的天數(shù)，如1月為31天。2.2.3年太陽總輻射量年太陽總輻射量計算見式（5）：………（5）式中：—計算地點年太陽總輻射量，單位為兆焦每平方米每天()；—計算地點逐月太陽總輻射量，單位為兆焦每平方米每天()。2.3太陽能資源評估采用太陽能資源豐富程度、穩(wěn)定程度指標(biāo)對太陽能資源進(jìn)行分級評估。在進(jìn)行評估時，所用數(shù)據(jù)應(yīng)采用具有氣候意義的30年氣候平均值。2.3.1太陽能資源豐富程度評估以太陽總輻射的年總量為指標(biāo)，進(jìn)行太陽能資源豐富程度評估，等級見表1。表SEQ表格\*ARABIC1太陽能資源豐富程度等級太陽總輻射年總量資源豐富程度≥1750kW·h/(m2·a)資源最豐富6300MJ/(m2·a)1400～1750kW·h/(m2·a)資源很豐富5040～6300MJ/(m2·a)1050～1400kW·h/(m2·a)資源豐富3780～5040MJ/(m2·a)＜1050kW·h/(m2·a)資源一般＜3780MJ/(m2·a)2.3.2太陽能資源穩(wěn)定程度評估太陽能資源穩(wěn)定程度用各月的日照時數(shù)大于6h天數(shù)的最大值與最小值的比值表示，見公式(6)，其等級見表2?！?）式中：K—太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)，無量綱數(shù)；—1至12月各月日照時數(shù)大于6h天數(shù)，單位為天（d）；max()—求最大值的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)；min()—求最小值的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。表2太陽能資源穩(wěn)定程度等級太陽能資源穩(wěn)定程度指標(biāo)穩(wěn)定程度<2穩(wěn)定2-4較穩(wěn)定>4不穩(wěn)定2.3.3氣象部門評估方法的局限性及改進(jìn)局限性：氣象部門的評估方法是根據(jù)長期的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計評估，他只能給出太陽能資源的穩(wěn)定度和豐富度的評估，不能僅靠氣象部門的評估數(shù)據(jù)進(jìn)行光伏電站的設(shè)計。氣象部門評估周期長。不能進(jìn)行分光譜太陽能資源評估，因為不同太陽能電池的光譜響應(yīng)不同。改進(jìn)的一種方法：利用計算機(jī)的高效準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理功能，實時監(jiān)測太陽能資源數(shù)據(jù)，縮短評估周期。利用光譜檢測技術(shù)進(jìn)行分光譜太陽能資源評估。3.太陽能資源評估設(shè)備及儀表3.1總輻射表：總輻射表1、用途

該表用來測量光譜范圍為0.3-3μm的太陽總輻射，也可用來測量入射到斜面上的太陽輻射，如感應(yīng)面向下可測量反射輻射，如加遮光環(huán)可測量散射輻射。因此，它可廣泛應(yīng)用于太陽能利用、氣象、農(nóng)業(yè)、建筑材料老化及大氣污染等部門做太陽輻射能量的測量。

2、工作原理

該表為熱電效應(yīng)原理，感應(yīng)元件采用繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點在感應(yīng)面上，而冷結(jié)點則位于機(jī)體內(nèi)，冷熱接點產(chǎn)生溫差電勢。在線性范圍內(nèi)，輸出信號與太陽輻照度成正比。為減小溫度的影響則配有溫度補(bǔ)償線路，為了防止環(huán)境對其性能的影響，則用兩層石英玻璃罩，罩是經(jīng)過精密的光學(xué)冷加工磨制而成的。3、技術(shù)參數(shù)01.靈敏度：7～14μV／w.m-202.響應(yīng)時間：≤30秒(99％)03.內(nèi)阻：約350Ω04.穩(wěn)定性：±2％05.余弦響應(yīng)：≤±5％(太陽高度角10°時)06.溫度特性：±2％(-20℃～+40℃)07.非線性：±2％08.重量：2.5kg09.測試范圍：0～2000W/m210.信號輸出：0～20mV4、安裝與使用

該表應(yīng)安裝在四周空曠，感應(yīng)面以上沒有任何障礙物的地方。然后將輻射表電纜插頭正對北方，調(diào)整好水平位置，將其牢牢固定，再將總輻射表輸出電纜與記錄器相連接，即可觀測。最好將電纜牢固地固定在安裝架上，以減少斷裂或在有風(fēng)天發(fā)生間歇中斷現(xiàn)象。3.2直接輻射表1、用途太陽自動跟蹤直接輻射表用于測量光譜范圍為0.3μm-3μm的太陽直輻射量。當(dāng)太陽直輻射量超過120W／m2時和日照時數(shù)記錄儀連接，也可直接測量日照時數(shù)。所以該儀表可廣泛應(yīng)用于太陽能利用、氣象、農(nóng)業(yè)、建筑材料及生態(tài)考察部門。

日照時數(shù)定義：太陽直接輻照度達(dá)到或超過120W/m2時間段的總和，以小時為單位，取一位小數(shù)。日照時數(shù)也稱實照時數(shù)。

日照傳感器主要有：直接輻射表、雙金屬片日照傳感器與旋轉(zhuǎn)式日照傳感器三種。2、工作原理該表構(gòu)造如圖示，主要由光筒和自動跟蹤裝置組成。光筒內(nèi)部由光欄、內(nèi)筒、熱電堆(感應(yīng)面)、干燥劑筒等組成。感應(yīng)部件是采用繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點在感應(yīng)面上，冷結(jié)點在機(jī)體內(nèi)，在線性范圍內(nèi)產(chǎn)生的溫差電勢與太陽直接輻照度成正比。自動跟蹤裝置是由底板、緯度架、電機(jī)等組成。電機(jī)是動力源，用戶可根據(jù)要求選擇直流電機(jī)或交流電機(jī)作為動力源。該表的跟蹤精度與操作人員細(xì)心的安裝和調(diào)試有密切關(guān)系，有關(guān)詳細(xì)說明見產(chǎn)品說明書。3、技術(shù)參數(shù)直接輻射表參數(shù)：01．靈敏度：7～14μV／W．m-202．響應(yīng)時間：≤30秒(99％)03．內(nèi)阻：約100Ω04．跟蹤精度：24小時小于±1°05．穩(wěn)定性：±1％06．溫度特性：±1％(-20℃～+40℃)07．重量：5kg08．電源電壓：DC12V±l5％AC220V±lO％09．測試精度：TBS-2-2直接輻射表±2％TBS-2-B標(biāo)準(zhǔn)直輻射表±l％10．信號輸出：0～20mV日照計參數(shù)：01．測量范圍：0～24小時02．精度：小于±0.1小時03．分辨率：0.1小時4.按某地區(qū)的太陽能資源評估（江蘇省屋頂太陽能光伏系統(tǒng)）4.1數(shù)據(jù)收集：根據(jù)中國氣象局國家氣象信息中心資料，選取地區(qū)多個地面氣象站長期（至少10年）逐年日日照時數(shù)及日照百分率等日值觀測數(shù)據(jù)和多個輻射觀測站逐年年值觀測數(shù)據(jù)。4.2地區(qū)太陽能資源潛力分析：太陽能資源評估一般包括太陽能資源豐富度、利用價值、穩(wěn)定程度及日最佳利用時間段評估。利用收集到的數(shù)據(jù)及評估標(biāo)準(zhǔn)計算出相關(guān)數(shù)值。4.3太陽能應(yīng)用潛力分析：在太陽能資源自然屬性評估的基礎(chǔ)上，選用單晶硅電池作為屋頂可用太陽能資源的評價參考。安裝最佳傾角根據(jù)光伏系統(tǒng)中的太陽能資源評估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算。根據(jù)研究地區(qū)土地利用現(xiàn)狀估算出地區(qū)居住區(qū)面積，并結(jié)合國外研究成果，計算出安裝光伏電池的屋頂面積：——（a）式中：為可裝光伏電池的屋頂面積，單位㎡;為居民區(qū)面積，單位㎡；為光伏電池普及率；為房屋的密度；k為屋頂面積與房屋占地面積的比率，在我國大部分地區(qū)屋頂與房屋占地面積之比約為45%。光伏電池的年發(fā)電量不但與太陽輻射量有關(guān)，而且與日照時數(shù)有關(guān)。但是，氣象臺站給出的實測日照時數(shù)是不同輻射強(qiáng)度下的累加值，而光伏電池陣列輸出功率是在AM1.5、光伏電池溫度為25℃、日照強(qiáng)度為1000W/m2條件下的測試結(jié)果，因此要把年均實測日照時數(shù)換算成等效的年均峰值日照時數(shù)。太陽能光伏電池陣列的總功率是由輻射參數(shù)和負(fù)載確定的，其實際輸出功率還與陣列表面的灰塵及長期使用后性能的衰減系數(shù)f、蓄電池庫侖效率及逆變器的效率有關(guān)。在綜合考慮以上因素的情況下，計算太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電量的公式：×——（b）式中：為年有效發(fā)電量，kWh；W為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總的峰值功率，W；為蓄電池庫侖效率，=0.8～0.92；為逆變器的效率，=0.9～0.96；f為衰減及灰塵等性能參數(shù)的衰減系數(shù)，f=0.8～0.98；DT(y）為年峰值日照時數(shù)，h。4.4太陽能資源評估4.4.1太陽能資源豐富程度評估江蘇省太陽輻射觀測站點稀疏，太陽總輻射資料缺乏。有地面氣象觀測站的地方可以根據(jù)日照百分率及公式算出。江蘇省大部分地區(qū)太陽能資源屬于資源較貧乏地區(qū)（年均太陽輻射總量為4200～5400MJ/（m2·a）），太陽總輻射呈北豐南貧趨勢。相對來說，連云港地區(qū)、鹽城北部、徐州東北部及宿遷北部地區(qū)的太陽資源相對較豐富，年均太陽總輻射可達(dá)5000MJ/（m2·a），年均日照時數(shù)在2300h以上，屬于資源較豐富區(qū)；蘇南地區(qū)及中部地區(qū)年均總輻射相對較少，日照時數(shù)在1900~2300h，屬于資源貧乏區(qū)。研究區(qū)的太陽能總輻射與日照時數(shù)都存在自北向南逐漸減少的趨勢，可以認(rèn)為江蘇省太陽能資源北豐南貧。4.4.2太陽能資源穩(wěn)定程度評估太陽能穩(wěn)定程度用一年中各月日照時數(shù)大于6h的天數(shù)的最大值與最小值的比值來表示：4.5太陽能資源利用價值評估根據(jù)中國氣象局頒布的“太陽能資源評估方法”(QX/T89-2008)及已有的研究表明，利用各月日照時數(shù)大于6h的天數(shù)為指標(biāo)，可反映一天中太陽能資源的利用價值。一天中日照時數(shù)如小于6h，則認(rèn)為太陽能不具有利用價值。鑒于此評價標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計出研究區(qū)1999～2008年14個氣象觀測站日照時數(shù)大于6h的天數(shù)，并求平均值。統(tǒng)計結(jié)果表明，各站點中年均各月日照時數(shù)大于6h天數(shù)最多的是連云港市的贛榆，平均為218d；其次是揚(yáng)州的高郵、南通的呂泗等站點；年均各月日照時數(shù)大于6h天數(shù)最少的是淮陰，平均為65d（表2）。由表1和圖1，2，3可見，江蘇省太陽能資源較為豐富的連云港地區(qū)資源穩(wěn)定性較高，亦有較高的可利用價值，而資源相對較為貧乏的蘇南地區(qū)，資源穩(wěn)定程度及可利用價值較低。4.6屋頂太陽能資源潛力評估根據(jù)上述太陽能資源潛力評估的結(jié)果及社會潛力的研究方法，利用江蘇省土地利用現(xiàn)狀圖估算出各地（市）居住區(qū)面積，并根據(jù)式（a）算出研究區(qū)屋頂可裝光伏電池面積。鑒于江蘇省實際情況，光伏電池普及率α取18%，房屋密度β取居住區(qū)面積的20%。計算結(jié)果表明，江蘇全省居民區(qū)面積為131.7億m2，屋頂可裝光伏電池面積約達(dá)1.89億m2，其中13個地市中，徐州市屋頂可裝光伏電池面積最大，約3353.25萬m2；其次是揚(yáng)州、淮陰、南京、連云港等地區(qū)，屋頂可裝光伏電池面積相對較多；屋頂可裝光伏電池面積較少的地區(qū)是南通、鎮(zhèn)江等地區(qū)（見表2）。在計算研究區(qū)光伏電池發(fā)電潛力時，需要考慮各地（市）太陽輻射情況。在所收集的資料中，泰州、宿遷、鎮(zhèn)江及無錫4個地（市）無輻射觀測站，計算過程中，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的峰值總功率用下式進(jìn)行計算：式中：為峰值總功率；為所采用單晶硅電池的峰值功率，=240W；F為屋頂可裝光伏電池面積，m2；A為單晶硅電池所占面積，A=4.47m2。計算結(jié)果表明，在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，江蘇省全省使用單晶硅電池年發(fā)電量可高達(dá)366億kWh，其中徐州市光伏電池發(fā)電量可達(dá)5740.56×106kWh；連云港、鹽城及蘇州地區(qū)，光伏電池發(fā)電量分別為3330.90×106kWh，2978.24×106kWh，2707.33×106kWh；南通、鎮(zhèn)江及常州等地區(qū)發(fā)電量相對較少，分別為1274.44×106kWh，1340.26×106kWh，1591.20×106kWh。5.光伏系統(tǒng)中的太陽能資源評估5.1輻射數(shù)據(jù)要求太陽能電站附近氣象站、生態(tài)站等長期測站的輻射觀測數(shù)據(jù)。5.1.1注意事項收集長期測站的輻射觀測數(shù)據(jù)時，應(yīng)包括觀測記錄數(shù)據(jù)的輻射儀器型號、場地周圍環(huán)境、周圍遮蔽情況，以及建站以來站址、輻射觀測儀器及其周圍環(huán)境變動的事件和情況等。5.1.2收集數(shù)據(jù)類別應(yīng)收集長期測站的以下數(shù)據(jù)：有代表性的連續(xù)10年逐年各月總輻射量、日照時數(shù)。近30年來月平均氣溫，建站以來記錄到的極端最低氣溫、極端最高氣溫。建站以來記錄到的最大風(fēng)速、極大風(fēng)速及發(fā)生的時間及風(fēng)向、凍土深度、積雪深度、每年出現(xiàn)的雷暴日數(shù)、冰雹日數(shù)、沙塵暴日數(shù)等。 5.2太陽能電站輻射觀測數(shù)據(jù)應(yīng)按照中華人民共和國氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行總輻射觀測，獲取太陽能場的總輻射、氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向、日照時數(shù)等的實測時間序列數(shù)據(jù)，現(xiàn)場測量應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不應(yīng)少于一年。5.3輻射數(shù)據(jù)處理總則：輻射數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)的驗證、訂正以及計算太陽能資源所需要的參數(shù)。5.3.1數(shù)據(jù)驗證完整性檢驗數(shù)量：數(shù)據(jù)數(shù)量應(yīng)等于預(yù)期記錄的數(shù)據(jù)數(shù)量。時間順序：數(shù)據(jù)的時間順序應(yīng)符合預(yù)期開始、結(jié)束時間。合理性檢驗依據(jù)日天文輻射量等對其合理性進(jìn)行判斷。總輻射最大輻照度<2000w/㎡。日總輻射曝輻量<可能的日總輻射曝輻量（見附錄A）。不合理和缺測數(shù)據(jù)的處理檢驗后列出所有不合理的數(shù)據(jù)和缺測數(shù)據(jù)及其發(fā)生的時間。對不合理的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行判斷，挑出符合實際情況的有效數(shù)據(jù)，回歸原始數(shù)據(jù)組。將備用的或可供參考的同期記錄數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析處理，替換已確認(rèn)為無效的數(shù)據(jù)或填補(bǔ)缺測的數(shù)據(jù)。5.3.2數(shù)據(jù)訂正目的：數(shù)據(jù)訂正是根據(jù)長期站的總輻射觀測數(shù)據(jù)，將驗證后的光伏并網(wǎng)電站輻射數(shù)據(jù)訂正一套反映光伏并網(wǎng)電站長期水平的太陽輻射數(shù)據(jù)。長期測站具備的條件：與臨時輻射觀測站同期輻射觀測相關(guān)性較好。具有10年以上的輻射觀測資料。距離光伏電站較近。訂正方法：將電站輻射觀測資料與同期長期氣象站輻射觀測資料做相關(guān)性計算，確定經(jīng)驗系數(shù)，降臨時觀測站輻射資料訂正為反映光伏電站長期水平的代表數(shù)據(jù)。應(yīng)收集的長期觀測站有關(guān)數(shù)據(jù)見4.1.2。5.3.3數(shù)據(jù)處理將訂正后的數(shù)據(jù)處理成評估光伏電站太陽能資源所需的各種參數(shù)，包括水平太陽總輻射量、水平面峰值小時數(shù)、光伏陣列太陽總輻射量、光伏陣列最佳傾斜角、光伏陣列峰值小時數(shù)等。水平面平均總輻射量：10年平均的月平均、年平均總輻射量。水平面峰值日照時數(shù)：10年平均的月平均、年平均峰值日照時數(shù)。峰值日照時數(shù)計算方法見附錄B。光伏陣列太陽總輻射量：固定安裝式：根據(jù)水平太陽總輻射量結(jié)果，按照推薦的計算方法計算不同角度（10°-90°）傾斜面上各月太陽總輻射量（見附錄B）。單軸跟蹤系統(tǒng)：以固定傾角，隨著太陽軌跡的季節(jié)性位置的變換而改變方位角，計算其接收到的太陽總輻射量。（固定傾角一般取光伏陣列的最佳傾角）。雙軸跟蹤系統(tǒng)：隨著太陽軌跡的季節(jié)性位置的變換而改變方位角和傾角，計算其接收到的太陽總輻射量。光伏陣列的最佳傾角：光伏陣列的最佳傾角是指太陽能電池方陣一年發(fā)電量為最大時的最佳傾斜角度。比較傾斜面不同傾角的月平均太陽總輻射量計算結(jié)果，得出全年最大太陽總輻射量時對應(yīng)的傾角，即為光伏陣列的最佳傾角。光伏陣列峰值日照時數(shù)：根據(jù)光伏陣列獲得的太陽總輻射量，計算其各月峰值日照時數(shù)（見附錄B）。5.4太陽能資源評估的參考判據(jù)5.4.1日峰值日照時數(shù)評估以日峰值日照時數(shù)為指標(biāo)，進(jìn)行發(fā)電適宜程度評估，其等級見表1.表1.水平面日峰值日照時數(shù)等級等級太陽總輻射年總量日峰值日照時數(shù)并網(wǎng)發(fā)電適宜度1>6660MJ/(㎡.a)>5.1h很適宜26300～6660MJ/(㎡.a)4.8～5.1h適宜35040～6300MJ/(㎡.a)3.8～4.8h較適宜4<5040MJ/(㎡.a)<3.8h較差5.4.2其他氣象因素的影響不利的氣象條件對太陽能光伏電池組的影響，大風(fēng)、冰雹、霧霾、沙塵暴、大雪等災(zāi)害性天氣光伏電站的受影響程度和實際太陽能資源的利用率。6.光伏系統(tǒng)太陽能資源評估實例——國電電力中衛(wèi)光伏并網(wǎng)電站一期10MW工程6.1太陽能資源和氣象條件6.1.1當(dāng)?shù)貧庀蟮乩項l件概述中衛(wèi)市位于黃河上游，寧夏中西部，寧、蒙、甘交界地。東與吳忠市接壤，南與固原市及甘肅省靖遠(yuǎn)相連，西與甘肅省景泰交界，北與內(nèi)蒙古阿拉善左旗毗鄰。地跨東經(jīng)104°17′—106°10′、北緯36°06′—37°50′，東西長約130km，南北寬約180km。中衛(wèi)市區(qū)東北距銀川市166km。中衛(wèi)市深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，靠近沙漠，屬于旱、半干旱氣候，具有典型的大陸性季風(fēng)氣候和沙漠氣候的特點。春暖遲、秋涼早、夏熱短、冬寒長，風(fēng)大沙多，干旱少雨。平均氣溫在7.3～9.5℃之間，年平均相對濕度57%，年均無霜期159～169天，年均降雨量179.6～367.4毫米，年蒸發(fā)量1829.6～1947.1毫米，為降水量的5～11倍。6.1.2光伏電站所在地區(qū)太陽能資源分析1、寧夏太陽能資源概述寧夏太陽能資源豐富，是我國太陽輻射的高能區(qū)之一。其地勢海拔高、陰雨天氣少、日照時間長、輻射強(qiáng)度高、大氣透明度好，日照時數(shù)多達(dá)2835h，年日照百分率64%，年太陽能輻射總量為每平方米4936～6119兆焦，由南向北平均每10公里每平方米遞增50兆焦。據(jù)1961-2004年寧夏太陽能輻射資料統(tǒng)計表明，全區(qū)平均5781MJ/㎡·a，其空間分布特征時北部多于南部，南北相差1000MJ/㎡·a，靈武、同心最大，達(dá)6100MJ/㎡·a以上。且太陽輻射能直接輻射多、散射輻射少，對于太陽能利用十分有利。2、光伏電站所在地區(qū)氣象資料分析本工程目前收集到的氣象站為中衛(wèi)氣象站的相關(guān)數(shù)據(jù)，中衛(wèi)市氣象站位于中衛(wèi)市北郊汪家營子，其地理位置為東經(jīng)105°11′，北緯37°32′，觀測場海拔高度1225.4m。該站與光伏電站場址距離較近，中間又無高山阻隔，屬同一氣候區(qū)。根據(jù)中衛(wèi)氣象站實測資料統(tǒng)計，其累年基本氣象要素特征值見表2-1，逐年氣象要素特征值見表2-2。表2-1中衛(wèi)市累年基本氣象要素特征值名稱單位數(shù)據(jù)備注多年平均氣壓ｈＰａ878.5多年平均氣溫℃8.8最熱月平均氣溫℃22.5最冷月平均氣溫℃-7.5極端最高氣溫℃37.6極端最低氣溫℃-29.2平均相對濕度％57多年平均降水量ｍｍ179.6一日最大降水量ｍｍ81.0多年平均蒸發(fā)量ｍｍ1829.6最大積雪深度ｃｍ12最大凍土深度ｃｍ66最大風(fēng)速ｍ／ｓ20.3多年平均風(fēng)速ｍ／ｓ2.2平均大風(fēng)日數(shù)ｄ9.4平均霧日數(shù)ｄ4.7平均雷暴日數(shù)ｄ14.8平均沙塵暴日數(shù)ｄ3.9平均積雪日數(shù)ｄ11.8最多凍融循環(huán)次數(shù)Time84表2-2中衛(wèi)市逐年氣象要素特征值月份平均氣溫極端最高氣溫極端最低氣溫平均相對濕度平均氣壓平均風(fēng)速平均降水量平均蒸發(fā)量１-5.816.1-29.152883.61.91.142.1２-2.119.4-22.648881.32.31.468.7３5.626.3-18.547878.92.74.1146.7４10.033.6-8.743876.62.811.0245.6５16.936.0-3.851875.02.717.8262.8６21.734.34.560871.82.423.5238.4７22.737.66.865870.42.238.8238.6８20.436.37.169873.32.244.0205.7９16.635.7-2.769878.41.823.2147.3１０9.729.6-11.461882.71.911.6122.4１１3.222.7-19.260884.82.02.270.2１２-4.314.7-29.258885.12.00.941.2年9.637.6-29.257878.52.2179.61829.6中衛(wèi)太陽能資源分析中衛(wèi)市太陽輻射量大，日照時數(shù)多，百分率高，單由于生態(tài)植被及地形之別，平原、沙漠區(qū)各異。多年平均日照時數(shù)，平原區(qū)為2807.4小時，占全年時數(shù)的65%；沙漠區(qū)為2827.7小時，占全年時數(shù)的62%。夏季最多為812小時，占全年時數(shù)的28%，冬季最少為616.3小時，占全年時數(shù)的21%，春季大于秋季。全年最大值沙漠區(qū)為7月，達(dá)到256小時，平原區(qū)為6月，達(dá)281.1小時，最小值為1月，平原、沙漠區(qū)均在196小時以上。全年日照月均值均在227以上。見下表：表2-3全年日照時數(shù)、百分率表月份項目123456789101112全年平原時數(shù)196.4205.6200.1244274.4281.1270.6260.3225.5233216.2214.32870%71676262636461626167717365沙漠時數(shù)198.1213.8224.8229.2250.3236.6256232.6238.5237201.7210.3272.9%65706159575558566469677262本工程站址位于中衛(wèi)市西北方向，騰格里沙漠地區(qū)，與市區(qū)直線距離約15公里。海拔為1280米，地勢較為平坦。本工程預(yù)選址一期占地約為24.4萬平方米。站址所在區(qū)域日照充足，晝夜溫差大，年積溫3720℃，全年日照時數(shù)2800小時。根據(jù)我國太陽能資源區(qū)劃分劃標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)屬于二類“很豐富帶”，較適合建設(shè)大型光伏電站。4、太陽能實測資料根據(jù)銀川國家基準(zhǔn)氣候站提供的1979—2008年近30年的多年太陽能輻射數(shù)據(jù)可看出盡30年的多年太陽總輻射量變化基本上呈波浪起伏狀，近幾年有遞減趨勢。1979—1998近20年的年均總輻射量為5972MJ/㎡,1998—2008近10年的年均總輻射量為5733MJ/㎡。表2-4多年逐月月平均總輻射量（單位：MJ/㎡）月份12345678910111230年289.7351.2499.24599.46699.86692.87682.25608.43486.23412.73309.35261.2010年270.93351.31504.31594.43702.41679.16665.23590.51434.84394.81298.34246.275、太陽能總輻射年變化趨勢為了客觀評估光伏電站所在地區(qū)的太陽能資源，以更準(zhǔn)確的測算光伏電站的發(fā)電量，根據(jù)現(xiàn)階段收集到的2008年1~12月一個完整年的月平均總輻射實測數(shù)據(jù)進(jìn)行太陽能資源的分析。表2-5實測2008年1~12月月平均總輻射（單位：MJ/㎡）月份123456789101112實測223.94367.50533.17564.54724.31739.05686.09611.62379.87437.75300.58260.48根據(jù)實測太陽能月平均總輻射，計算得到2008年1~12月的月總輻射為5828.9MJ/㎡。從圖2-2可以看到實測各月月平均總輻射變化曲線近似正態(tài)分布，輻射量從1月份開始顯著增加，到6月份達(dá)到最高，為739.05MJ/㎡，6、7月份略有下降，但依然維持在一個較高水平，此段時間為太陽能資源比較最充沛的3個月，此后開始明顯減少，一月份降到全年最低，為223.94MJ/㎡。圖2-2實測各月月平均總輻射變化曲線6.1.3結(jié)論及建議本工程站址所在區(qū)域日照充足，晝夜溫差大，年積溫3720℃，全年日照時數(shù)2800小時。根據(jù)我國太陽能資源區(qū)劃分劃標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)屬于二類“很豐富帶”，較適合建設(shè)大型光伏電站。6.2方陣安裝傾角的選擇從氣象部門獲得的太陽能總輻射量是水平面上的，實際光伏電池組件在安裝時通常會有一定的傾角以盡可能多地捕捉太陽能。按照太陽能的實際設(shè)計經(jīng)驗，固定式安裝傾角一般選當(dāng)?shù)鼐暥?。為了保證設(shè)計的傾角為最佳角度，表5-5采用實測月平均總輻射量作為計算數(shù)據(jù)，分別計算了傾角選擇當(dāng)?shù)鼐暥燃爱?dāng)?shù)鼐暥仍黾踊驕p少5°時的各月平均輻射量及年輻射總量。計算公式如下：(公式5-1)式中：——傾斜方陣面上的太陽總輻射量；D——散射輻射量，假定D與斜面傾角無關(guān)；S——水平面上的太陽直接輻射量；——方陣傾角；——午時分的太陽高度角。表5-5不同傾斜角方陣面上的總輻射量（kWh·㎡）月份33°方陣面38°方陣面43°方陣面1159.90167.38173.922167.53172.84177.213171.60172.18171.754184.35181.61177.865203.27197.41190.466171.97166.20159.587173.76168.39162.168163.22159.83155.619153.37152.60150.9710139.48141.22142.1211173.03179.65185.0612160.18168.51175.86年總量2021.652027.802022.57表5-5的計算結(jié)果表明：方陣傾角在38°時，方陣面上的總輻射量相對較大，故采