【毕业学位论文】光伏电站运行分析及湖北省光伏发电政策研究

目 录 1 绪论 . .题研究背景 .阳能发电是未来能源发展的主题 . 可再生能用是未来的发展方向. 国内外光伏发电产业发展近况.伏建筑一体化发电概览. 光伏建筑一体化 . 光伏建筑一体化在我国的发展 .个光伏建筑一体化的典型例子.题研究的内容、创新点. 课题研究的内容. 课题研究的创新点. 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 .量设备设计思路.能计量系统设计. 系统框图. 10 号处理部分 . 信号传输部分.境参数计量系统设计. 风力风向传感器. 温度传感器. 照度传感器.位机设计. 控机及数据采集卡. 上位机软件实现的功能 .章小结 . 3 电站运行数据分析 .项目投入使用一年间电能数据分析. 太阳能发电量数据估算办法. 本系统实际测得发电数据分析.差原因分析.际发电数据与理论值之间的差别. 录 象原因导致的发电量误差 . 算方式中的系统与实际应用系统之间的差别 . 其他造成能量损失的原因.变器性能分析. 系统采用的几种逆变器简介. 逆变器实际应用性能分析 .论 . 章小结 . 4 太阳能光伏电站管理建议 .站运行管理过程中遇到的问题.伏电站管理办法建议.章小结 . 5 湖北省光伏发电政策研究及建议 .内外目前能源消费政策分析 . 世界能源消费情况及能源政策分析. 中国能源消费情况及能源政策分析.外太阳能光伏发电政策经验综述. 欧盟国家太阳能光伏发电政策. 北美国家太阳能光伏发电政策. 亚洲国家太阳能光伏发电政策.国现行光伏发电政策及其局限性. 国家发改委制定的光伏发电政策 . 我国太阳能资源的分布情况. 我国分省分区制定上网电价的依据.北省太阳能光伏政策. 湖北省光伏产业发展现状 . 湖北省太阳能光伏相关政策.北地区上网电价与回收成本数学模型. 目前国内采用的上网电价制订方法. 湖北地区一个 300阳能电站成本模拟 . 模拟的太阳能电站发电情况模拟 . 模拟得到的湖北省上网电价 .湖北省大规模推行光伏并网电站的政策建议.章小结. 51 6 总结与展望 .目 录 . 考文献 . 附录. . 绪论 11 绪论 题研究背景 湖北省作为一个太阳能产业大省，拥有众多太阳能企业和研究院校，并在全省范围内建成了许多大型太阳能并网发电项目。自 2006 年起，全省陆续投资 67亿元用于建设光伏产业基地，湖北省黄石市是全国 13 个“太阳能光伏发电集中应用示范区”之一1；省内拥有一大批优秀的太阳能光伏企业，如武汉日新科技、华工激光、三工光电等；并有包括华中科技大学、武汉纺织大学、湖北工业大学在内的一大批培养光伏产业人才的科研院校。 但目前与国内国际相关领域研究相比，湖北省对于太阳能光伏应用政策的研究还存在着一定差距。本课题的目的是对一个正在运行的电站一年以来的发电数据进行分析，得到相应的依据，并以这些依据入手，结合作者所掌握到的国内外现有经验，意在找出湖北省发展太阳能发电的优势及不足。 阳能发电是未来能源发展的主题 再生能用是未来的发展方向 太阳作为距离我们最近的一颗恒星， 它无时无刻不在为我们的生产生活带来光和热。然而，人们对太阳带给我们的能源的利用大多停留在植物光合作用后产生的生物能、化石能，如：木材、煤炭等；或是通过植物光合作用后聚集在其他形式个体上的能量，如：石油、各种动物油等。 当今世界能源产业迅速发展， 而能源短缺已经成为人类在发展道路上不可逾越的障碍。据估计全球剩余煤炭只能维持约 216 年、石油只能维持 45 年、天然气只能维持 61 年， 用于核发电的铀也只能维持 71 年， 而我国的能源更是缺少，根据已经探明的储量， 煤炭只能维持约 105 年、石油只能维持 15 年、天然气只能维持 30 年， 铀也只能维持 50 年。2而我国的能源需求将随着国民经济国际化、市场化的发展进程不断扩大而日益增加， 2050 年，我国的电力需求将达到30 亿千瓦时。而与太阳能发电同属于清洁能源发电范畴的水利、核能、风力等发电形式与太阳能发电相比，有以下几种劣势： 水利发电：水利发电有成本低、我国水能资源丰富等优点。但其造价高，建造周期长，且从 1962 年发生在新丰江水库库区的地震到汶川地震，再到发生在今年的广东河源地震，使人们在建立水利发电站时不得不考虑水库诱发地震( 称 对人类生生活的影响。31 绪论 2核能：核能的优点在于其发电稳定，燃料体积小，运输与储存都很方便。但核能电厂会产生高低阶放射性物质， 或者是使用过之核燃料， 虽然所占体积不大，但因具有放射性，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰，在运行中需要非常谨慎。切尔诺贝利、三里岛、福岛核电站的核泄漏事件为核电的未来蒙上了一层阴影。 风能：风力发电有建设周期短，设备原理简单，易于维护，成本下降快等优点。但其风机扇叶需较大体积，且不能与建筑结合，安装需改变建筑原有风貌，目前只能用于专门建设的电站或作为独立照明设备中太阳能的补充。 1839 年，光生伏特效应第一次由法国物理学家 现。41954年，美国贝尔实验室试制了以半导体材料为基础的第一块太阳能电池，从此，人类开拓了直接利用太阳能的新篇章。 光伏发电因其具有可靠性高，零污染，零碳排放，易于维护，建设周期短，可就近接入电网，可按使用领域不同随意改变其外形，低功率组件体积小、重量轻等目前其他发电方式所无法比拟的特点，而受到全世界高度关注。安装简易、易于维护、效率高、建成后不对环境产生任何影响、投资成本低且回收迅速的太阳能发电将是未来能源发展的主题。 内外光伏发电产业发展近况 目前，太阳能发电领域进入了一个快速发展的时期。 2010 年，全球太阳能光伏组件的总产量达到 2009 年相比，同比增长 124%。中国作为全球光伏市场中的新兴力量，其势头发展强劲。 2010 年，中国（含台湾地区）的光伏组件产量占到了全球太阳能光伏组件产量的 达到 14193时，中国大陆的太阳能光伏组件产量也以年均 260%增长雄踞世界第一位。5图 004 2010 年世界太阳光伏组件产量的增加情况 2010 年，全球光伏市场新增发电总量为 2009 年相比，同比增长 143%。目前，全球光伏发电总装机容量已经超过了 40 1 绪论 3图 010 年世界主要国家新增光伏发电功率所占比例 但通过图 们也可以看到，虽然我国在太阳能光伏组件产量上处于世界第一，但在并网发电领域却走在了世界的末尾。我国 2010 年新安装光伏发电机组合计约 500计安装 800场的发展依然十分缓慢。而欧洲国家的新增发电量占到了总份额的 但据国家电网电力科学研究院估计，我国 2020 年光伏发电的装机总量将达到 206目前，我国采取了能源消费调控政策，而风能、太阳能等清洁能源没有纳入能源消费总量控制，进一步明确了国家对清洁能源发展的支持态度。 2012 年 3月 3 日召开的政协十一届五中全会中的提案涉及到能源的提案中基本上都与新能源相关，说明我国目前对于新能源的重视已经提升到国家战略层面。7刺激我国光伏产业发展的主要因素是国家制定的上网电价。 我国目前的上网电价是根据 2011 年发改委文件实施的。其定价为： 2011 年 7 月 1 日以前核准建设、 2011 年 12 月 31 日建成投产、尚未核定价格的太阳能光伏发电项目，上网电价统一核定为 /2011 年 7 月 1 日及以后核准的太阳能光伏发电项目，以及 2011 年 7 月 1 日之前核准但截至 2011 年 12 月 31 日仍未建成投产的太阳能光伏发电项目，除西藏仍执行 /上网电价外，其余省（区、市）上网电价均按 1 元 /行。8至此，我国光伏发电上网电价已从最高峰时的 4 元 /调进入 1 元时代。 在 2010 年招标的新建大型太阳能项目中，中标的 13 个太阳能光伏发电项目中标电价均低于 1 元，为 1 绪论 4表 北省电网（已开征城市公用事业附加地区）销售电价表9单位：元 /千瓦时 电度电价 用电分类 不满 1千伏 1伏 2035110 千伏 220 千伏及以上 最大需量（元 /千 瓦 月） 变压器容量 （元/ 千伏安 月）一、 居民生活用电 其中：低保家庭50 千瓦 /月 用电量 二、一般工商业 及其他用电 其中： 中小化肥生产用电 三、大工业用电 9 26 其中： 例子膜法烧碱生产用电 9 26 中、 小化肥生产用电 9 26 四、 农业生产用电 其中： 贫困县农业排灌用电 表 湖北省电网目前实行的销售电价表。将上表中数据与发改委的最新上网电价定价对比，在一般工商业及其他用电方面，其电价已经基本与太阳能发电的上网电价持平。太阳能发电进入 工业供电领域的时机已经成熟，进入民用领域也将只是时间问题。 伏建筑一体化发电概览 伏建筑一体化 光伏建筑一体化 ( 太阳能应用领域的扩展。10是通过在建筑的屋顶、外墙、玻璃等面上铺设太阳能光伏组件，将建筑变成太阳能电站的技术。 该技术是太阳能光伏发电系统在建筑上的延生应用。利用 念建成的太阳能电站可以与建筑的外观外貌很好的结合，但又不影响建筑物的美观和用途。其基本特点有： 1 绪论 5图 阳能光伏建筑一体化技术项目 1、光伏阵列安置在建筑的各个面上，在 不影响建筑原有外观的前提下最大限度的利用建筑的剩余资源，这点对于现在寸土寸金的城市尤其有利； 2、目前，太阳能光伏组件出现了高透薄 膜光伏组件，其可嵌入建筑原有的外墙材料中，如外玻璃幕墙等，从而降低光伏电站及建筑的初期建设投入； 3、可降低建筑物能耗。 ；各种光伏系统安装于建筑物外墙及屋顶，无形中形成了一道吸收太阳能热辐射和光辐射的保护层，减轻了太阳对建筑物的加热，从而降低了建筑物内部的温度， 使制冷设备的负荷降低， 符合目前节能建筑的理念； 4、起到消减峰负荷的作用，在炎热的季 节，空调的大量使用而产生的“电荒”现象在我国时有发生。而夏季和初秋因为辐照度高，正是太阳能发电的黄金时期，因此，太阳能光伏一体化电站在供给本建筑制冷用电的同时，将多余电能上网，可缓解电力紧张情况； 5、可以为客户节省电费开支。 选择直接为建筑内用户供电，省去了将电能输送到电网过程中产生的成本。在太阳能资源丰富，发电量满足用户使用的前提下，多余电能可以采用并网的形式供给电网，成为太阳能电站，并赚取发电费用 6、太阳能发电的应用可以降低传统火力 发电的负荷，从而有效减少碳排放及粉尘等对大气的污染； 7、在建筑中大量使用太阳能光伏组件， 可以促进太阳能光伏组件的生产，从而降低太阳能光伏组件的生产价格，并进一步使太阳能系统的价格降低，进而降低整个电站的建造成本和发电价格。 由此可见，光伏建筑一体化技术是太阳能发电应用中的重要发展。大规模推广该项技术将会有效减少能源消耗以及传统发电企业对大气的污染， 从而改善我们的生存居住环境。 伏建筑一体化在我国的发展 目前，我国建筑面积已达到约 500 亿 增房屋面积还将以每年 20 亿计到 2020 年建筑面积与目前相比将增加 300 亿 在这些建筑中， 95%以上是高能耗建筑，其单位建筑面积能耗是发达国家的 2 至 3 倍1 绪论 6以上。因此，减少建筑能耗刻不容缓。 2009 年 5 月 21 日，财政部与住房和城乡建设部联合出台的关于加快推进太阳能光伏建筑应用的实施意见11正式启动了我国的“太阳能屋顶计划” 。图 汉火车站太阳能与建筑一体化太阳能屋顶 根据住房与城乡建设部发布十二五建筑节能专项规划(征求意见稿)中显示数据，我国截止 2010 年底，已经建成 210 个太阳能光电建筑应用示范项目。12这一数字与其他发达国家相比还有较大差距。美国在 1997 年便提出了“太阳能屋顶”计划，其目标是在 2010 年建成 100 万个太阳能屋顶；德国政府在欧洲百万屋顶框架下，于 1998 年提出了“ 10 万太阳能屋顶计划” ； 2010 年 7 月 21日， 美国参议院能源委员会通过了 “千万太阳能屋顶计划” ， 计划在 2012 2021 年间，每年投入资金补贴私人住宅及商业楼宇安装太阳能系统，补助数额为工程项目净投入的 50。 十二五建筑节能专项规划 （征求意见稿） 中提出我国建筑节能领域到 “十二五”末要形成 吨标准煤节能能力。13特别值得关注的是，该征求意见稿明确指出，到“十二五”期末，力争新增可再生能源建筑（主要为光电一体化建筑）应用面积达到 25 亿 “十一五”约 4000 万 0 多倍。 个光伏建筑一体化的典型例子汉日新科技园光伏发电项目是财政部、 住建部第二批可再生能源建筑应用示范项目之一，由湖北省光伏工程技术研究中心、武汉纺织大学共同设计，武汉日新科技股份有限公司承建。共安装太阳能组件总面积 电装机总容量 800目主要采用单晶硅和非晶硅光伏组件。科技园内还安装了部分多晶硅光伏组件，总计约为 10右，但并未并网发电。 1 绪论 7图 汉日新科技园效果图 该系统中太阳能光伏组件均由武汉日新科技股份有限公司生产。单晶硅光伏组件，总面积 件功率总计 件功率总计 表 晶硅光伏组件安装位置及规格 楼栋 安装位置 类型 规格（ 块数 单块组件功率（ W） 非晶硅 1300*1100 804 85 1# 斜屋面 高透非晶硅 1300*1100 60 60 2# 顶平面 非晶硅 1308*1108 2160 90 3# 斜屋面 非晶硅 1308*1108 1200 90 4# 弧幕墙 234 85 4# 扶手 120 4# 东立面 60 90 4# 西立面4# 南立面 高透非晶硅 1300*1100 60 90 单晶硅光伏组件规格为 1580 808块功率 1872W，共计 180 块，以18 块为一组串联，共 10 组装置于科技园 7#楼楼顶。非晶硅光伏组件共计 4758块，分别装置于科技园 1#、 2#、 3#、 4#楼上。 河南省建筑科技院受住房与城乡建设部委托对项目验收时，对单晶硅、非晶硅光伏组件的效率进行了效率评估。当日测试时间为 11:000，两小时内，经辐照仪测算总辐照度 H=1。采样监测 3#楼非晶硅系统在 2 小时内发电共计 202： m = =得到非晶硅光伏组件转换效率1为： 11/ = =在相同情况下， 7#楼单晶硅光伏组件发电共计 609 得： m = =1 绪论 8得到单晶硅光伏组件转换效率2为： 21/ = =年累计替代常规能源量 : + 吨（标准煤） 其中， W=单晶硅和非晶硅光伏组件的组件面积。14题研究的内容、创新点 题研究的内容 本项目是“财政部、建设部第二批可再生能源建筑应用示范项目武汉日新科技园”光伏发电项目的一部分。其核心主要包括电能计量系统、环境参数计量系统、辐照度采集系统及上位机。以上各部分均达到了光伏电站接入电网技术规定 （国家电网公司企业标准 Q/17相应要求。15目前该项目已经投入运行一年时间，各方面性能数据均以达到设计要求。 本文主要分为四个部分： 第一部分介绍日新科技园中能量计量设备的设计与实现。 主要介绍电能计量系统、环境参数计量系统、辐照度采集系统及上位机的原理； 第二部分为电站运行情况分析，包括计量设备运行一年所得数据分析，电站理论发电值与实际值的分析及误差原因； 第三部分为电站运行管理情况分析， 包括电站运行中暴露出的管理问题及作者研究的管理办法； 第四部分为湖北地区实施独立上网电价政策可行性研究， 内容着重分析了国内外目前太阳能光伏发电政策，并根据目前掌握的数据，模拟建设一个湖北地区的 300伏电站。同时，以该电站为例，计算湖北地区的上网电价成本价。进而分析了我国实行分省区定价的必要性。 题研究的创新点 目前国内大功率太阳能电站的建设刚刚起步， 对于太阳能电站发电情况的研究资料据作者所掌握的资料显示，目前还停留在研究较低功率光伏电站阶段。在1 绪论 9研究太阳能电站运行数据方面， 大多数文献都是研究某一个较短时间内的运行特性，相应研究的文章有 700 阳光伏并网示范电站 （山东省科学院）16以及西藏羊八井 100网光伏电站 （中科院电工研究所）17。研究较长时段内太阳能发电数据的文献据作者所知仅有 南开大学校园光伏并网示范电站运行报告18及中山大学光伏并网示范电站分析19两篇，但其功率都较低。 在研究光伏与建筑一体化并网发电数据方面，中山大学走在了全国前列。其研究的太阳能电站基于中山大学太阳能研究所自建的小功率太阳能电站。 包括一个建于 2005 年的 3200伏电站19和一个实验室试验用 100 伏电站20。这两个电站的功率与目前现实建设开工的太阳能光伏电站有较大差距。据 2011年公布的国家“金太阳”工程中标项目名册现实，目前开工的光伏电站最小的也达到了 500山管理局光伏发电并项目、 湖南安沙武警营房光伏发电项目） ，最大的达到了 30002西玉柴机器集团厂区连片并网发电项目） 。21本文的研究意义在于， 通过研究太阳能光伏电站并网一年过程中所遇到的问题，对不同光伏组件的性能以及电站的管理进行具体的研究。并且，以掌握的数据为分析基础，得出对湖北省太阳能光伏发电政策的建议。 本文的创新点有以下几方面： 1、研究对象为大型太阳能电站。前文提 到，国内目前研究的太阳能电站运行情况多为小型试验电站，对于 100以上的光伏电站，尤其是 站较长时间内发电情况的研究尚处在空白； 2、湖北省乃至华中地区尚未发现有在太 阳能光伏电站实际运行情况方面进行研究的相关文献，因此，该课题的研究有较强的实际意义； 3、对国内外太阳能发电政策进行了较为 深入的研究，并在此基础上分析了湖北省实施独立上网电价的可行性和光伏发电政策建议。 2 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 102 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 量设备设计思路 本项目是“财政部、建设部第二批可再生能源建筑应用示范项目武汉日新科技园”光伏发电项目的一部分，项目核心主要包括电能计量系统、环境参数计量系统、辐照度采集系统及上位机。各系统得到的模拟量通过 A/D 转换为数字信号，由 485 总线接入上位机存储，并可通过数据查询软件实时查询各传感器采回的数据。整套系统数据自逆变器 6:30 开机开始采集，至 18:30 分逆变器关机结束。电能数据每 30 秒记录一次，环境数据每 5 分钟记录一次，每日发电量通过实时值累加得到。 图 测设备（从左起顺时针依次为温度传感器、电能数据采集设备、风力传感器、风向传感器、辐照仪） 能计量系统设计 统框图 能采集系统结构框图 电能计量系统的核心为 通过电压 /电流互感器采集并网逆变后2 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 11的三相电压、电流信号，并通过 算出电压信号的频率以及有功功率，无功功率品质周期。 基于电压/电流互感器的信号采集、调理电路。其结构图如下： 图 能计量系统原理图 通过仪表放大器 互感器采样后的电压/电流信号放大后送滤波网络处理。为保证后续计算以及测量的准确性，将低通滤波电路的滤波频率设计为1据： 12式 可得应选取的高精度电阻 。 号处理部分 信号处理部分以 核心，电信号直接送往 内部 6 路 12 转换器进行转换。转换速率为每路 50 16 800= 将转换的数据利用 换计算出各相信号量的基波以及 8 次谐波大小， 最后计算出各相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、品质周期和单位时间发电量。 图 号处理部分系统框图 2 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 号传输部分 信号传输系用 议，通过 送到远程终端 ，便于监测人员进行测控。 3号采集卡2号采集卡4号采集卡7号采集卡1号采集卡交换机号传送结构框图 境参数计量系统设计 力风向传感器 本项目采用武汉普惠公司生产的 风速风向仪，并自行设计了部分通信协议及端口。作用是测量并记录太阳能光伏组件所在区域环境的风速与风向。本仪器采用高清液晶显示屏显示当前日期时间及风速、风向值；内置大容量储芯片可自动存储至少一年的气象数据； 通过配套的 口与上位机建立通讯连接。 图 力风向传感器照片 两台采集系统采用 信协议（通讯波特率： 2400）与上位机通信。 在信号传输方面，根据上位机系统要求，自行设计了风速风向传感器的命令2 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 13和响应格式。 命令格式： 55 03 00 F 响应格式： 28 4 X X ， 2， 3 个字节是固定的； 个字节为风速的高字节 5 个字节为风速的低字节 际的风速为： S=(256*_L)/10，单位（米每秒） ； 个字节为风向的高字节 7 个字节为风向的低字节 际的风向为： C=256*_L，单位（度） ； 个字节为校验码， 其值是将第 1 到第 7 个字节的数相加后对其进行 256取模： 56 注：最后一个字节是校验码，可不用对其进行校验。 风向定位： 0度 90度 180度 270度 风力风向参数与实际风速比对见表 力风向参数与实际风速比对表 等级 名称 风速（米 /秒） 0 无风 0 软风 轻风 和风 清劲风 强风 疾风 大风 烈风 0 狂风 1 暴风 2 飓风 温度传感器 温度传感器为课题组自行设计研制的设备共 3 部， 分别安装在 1 号楼露台及2 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 143 号楼、 7 号楼太阳能光伏组件背面。该传感器同样使用 信协议与上位机通信， 3 号楼太阳能背板温度传感器 (非晶太阳能光伏组件背板温度 )设备号： 0令格式： 4B 03 00 F 响应格式： 4B 03 02 X X 7 号楼太阳能背板温度传感器 (单晶硅光伏组件板背板温度 )设备号： 0令格式： 55 03 00 F 响应格式： 55 03 02 X X 环境温度传感器设备号： 0令格式： 4A 03 00 F 响应格式： 4A 03 02 X X 命令： （例如） 3 00 F 1、第一个字节为下位机的设备号 以通过 8 位拔码开关改变设备号； 2、第二个字节为功能码， 03 表示上位机读取下位机寄存器的数据； 3、第三个字节为数据的长度，在此数据长度为 0； 4、第四、五字节分别为 验码的高字节和低字节。 响应： （例如） 3 02 01 12 F 1、第一个字节为下位机的设备号 2、第二个字节为功能码， 03 表示上位机读取下位机寄存器的数据。 3、第三个字节为数据的长度，在此数据长度为 02，有两个字节来表示温度 4、第四个字节为温度高字节 五个字节为温度的低字节 际的温度值为 (256 _ _ ) /10 + 。 字节分别为 验码的高字节和低字节 注： 1、当下位机接收完上位机发下来命 令之后，下位机就马上就将数据发送给上位机，中间没有时间延时。 2、命令格式中的最后两字节是 验字码，在此不作校验，用F 来替换之。 3、命令格式中的最后两字节是 验字码。 照度传感器 该设备用来测量光谱范围为 m 的太阳总辐射，也可用来测量入射到斜面上的太阳辐射， 如感应面向下可测量反射辐射， 如加遮光环可测量散射辐射。 其工作原理采用热电效应原理，感应元件采用绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。热接点在感应面上，而冷结点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输出信号与太阳辐照度成正比。为减小温2 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 15度的影响则配有温度补偿线路，为了防止环境对其性能的影响，则用两层石英玻璃罩，并经由精密光学冷加工磨制而成。 图 照仪实物照片 其通信协议命令格式为： 6A 03 00 F 响应格式： 6A 03 02 X X 通信命令示例： 3 00 F 1、第一个字节为下位机的设备号 以通过 8 位拔码开关改变设备号。 2、第二个字节为功能码， 03 表示上位机读取下位机寄存器的数据。 3、第三个字节为数据的长度，在此数据长度为 0 4、第四、五字节分别为 验码的高字节和低字节 响应命令示例： （例如） 3 02 01 12 F 1、第一个字节为下位机的设备号 2、第二个字节为功能码， 03 表示上位机读取下位机寄存器的数据。 3、第三个字节为数据的长度，在此数据长度为 02，有两个字节来表示温度 4、第四个字节为辐照度高字节 五个字节为辐照度的低字节 际的温度值为 E=256*_L 5、第六、七字节分别为 验码的高字节和低字节 当下位机接收完上位机发下来命令之后， 下位机就马上就将数据发送给上位机，中间没有时间延时。命令格式中的最后两字节是 验字码，在此不作校验，用 F 来替换之。命令格式中的最后两字节是 验字码，在编写上位机软件时可不作校验码的校验。 位机设计 控机及数据采集卡 上位机采用研华 工控机。 该型号工控机采用奔腾 D 处理器， 72002 日新科技园中太阳能发电能量计量设备的设计与实现 16转硬盘， 1G 内存设计，有效的保证了系统的稳定、高效运行。 采集卡采用福巴斯 业通信多串口卡。该型号采集卡是专为工业自动化系统长距离和基于 多点数据采集应用而设计的。 讯具备内建的自动数据流量控制，支持 自动数据流向控制。串口可以在 里内连接多达 31 个 备。 位机软件实现的功能 图 位机能量管理系统软件界面截图 上位机软件采用 写，数据库采用的是 以快速的采集各子系统通过采集卡发来的数据，并存入数据库中便于查询。 上位机软件提供了发电量查询、环境参数查询、能量统计分析、系统数据维护等功能，便于使用操作。 图 位机软件工具栏截图 章小结 本章介绍了安装于日新科技园的电能、 环境参数采集系统及上位机的基本情况。这些系统的安装为我们下文分析电站运行情况提供了真实可信的数据来源。 3 电站运行数据分析 173 电站运行数据分析 项目投入使用一年间电能数据分析 阳能发电量数据估算办法 在计算日新科技园一年内发电量的理论值时，由于我国尚未出台相应的计算办法，因此，我们采用日本工业标准（ 的太阳能发电量预测计算办法来计算。22该办法是由日本电机工业会和产业技术综合研究所共同提出的，并且已经在日本所有的太阳能光伏电站设计阶段中进行了推广应用。 1、气象数据的获得 中央气象局未要求各地气象部门监测太阳辐射量， 所以我国的太阳辐射观测台大多数是由各省市气象台自行建设。 且国内分布极广的自动气象站大多是监测风力风向，降水等常规天气情况，能监测太阳能辐照度的站点极少。因此，很难将每一地全年 8760 小时的太阳能辐照度数据准确记录。 因此，我们采用了美国国家航空航天管理局与美国能源部（可再生能源实验室）共同开发的清洁能源功率计算软件 动力优化模型来计算日新科技园所在区域的全年每小时内太阳辐照度22。本文采用的 件版本为8。该软件可在可再生能源实验室的网站上（ ）方便的下载到。 图 件得到的日新科技园所在地辐照度情况 我们首先利用 到本项目所在地的经纬度坐标为北纬 30 度 28分，东经 114 度 23 分。输入系统可以根据 供的参数，得到指定地点为中心向东西南北各 经纬度的方形区域内每月的多年辐射数据的统计值。并可以得到该区域每日平均太阳辐照度为 m2/d。如表 示。 3 电站运行数据分析 18表 过计算得到的日新科技园所在地不同光伏组件安装角度下的辐照度 h/(d) 月份 0度 20 度 30 度 50 度 90 度 1 0 1 2 后再利用 件模拟得到每天各个小时的辐照强度数据。在件中的太阳能模块中输入武汉地区的经纬度和全年各月日总太阳辐射月均值数据 , 就可以模拟得到武汉地区全年每 天各小时光伏列阵倾斜面上的辐照强度。 由武汉地区 2010 年 10 月到