影响太阳能光伏发电的气象因子分析.doc

影响太阳能光伏发电的气象因子分析 摘 要：利用敦煌地区2002-2012年气象观测等资料，分析了当地气象因子对光伏发电的影响，得出日照时数、太阳辐射、相对湿度和温度等是影响太阳能光伏发电的主要气象因子。敦煌日照时数稳定，受天气变化影响较小，太阳能资源稳定，对太阳能资源的开发利用十分有利。各季节光伏发电与太阳辐射均呈现直线关系，太阳辐射越强，光伏发电量就越多；较低的相对湿度对光伏功率起着增强作用，相对湿度越低，光伏发电站输出功率越强；环境温度的变化会给光伏发电站带来不稳定影响。加强建站气候环境资源评估和太阳能光伏发电气象预报技术研究可积极促进西部地区可再生能源的开发利用。 关键词：太阳能光伏发电；太阳辐射；日照时数；相对湿度；温度 中图分类号：p49 文献标识码：a 引言 能源是经济社会发展的重要基础，在我国经济和社会发展中发挥着重要作用。我国拥有丰富的太阳能资源，资源量相当于170mtoc，发电量达1381780mkw?h，太阳能产业有着巨大的发展潜力且发展迅速，已成为新能源产业的重点之一。敦煌市（n40、e94）位于甘肃省河西走廊最西端，地处内陆，面积3.12万km2，境内地势平坦开阔，沙尘天数少，太阳能资源丰富，全年日照时数达3362h以上，日照百分率高达75%，年总辐射量为6882mj/m2，日均辐射量18.86mj/m2，是我国太阳能资源最丰富的地区之一，可开发利用适合太阳能发电且条件优越的荒漠面积达5000km2，具备建设千万千瓦级太阳能电站的资源条件，被称为中国太阳能的黄金地带，也是国内大规模实施太阳能光伏发电和综合利用项目的理想地区之一。敦煌市富集的太阳光资源和便利的电力运输及交通条件，为快速增长的电力负荷和大规模光伏并网发电系统的建设提供了保证，是实施“中国大漠光电工程”的理想区域。影响太阳能光伏发电站发电量的因素可归纳为装机容量、综合效率和太阳辐射3方面，其中太阳辐射受季节和地理位置影响较大，尤其大气温度、湿度、日照等因素具有显著季节变化和日变化周期，其不连续和不确定特点都可影响太阳辐射的强弱，进而使电网的稳定性受到波动，因此，加强地方气象因子与太阳能光伏发电关系分析对于提高并网光伏电站发电量至关重要。 1 太阳能光伏发电与气象因子的关系 1.1 与日照时数的关系 敦煌地区月平均日照时数均在200h以上，1a期间59月日照时数达到300h以上，5、6月份月日照时数达到峰值，为361.0h，其次为3月份，达到289.8h，自7月起月日照时数逐渐开始下降，其中12、1月为1a中月日照时数最低月，但也达到了215h左右。敦煌日照百分率高达75%，属甘肃省日照百分率高值区，说明该地区日照时数稳定，受天气变化影响较小，太阳能资源稳定，对太阳能资源的开发利用十分有利。 1.2 与太阳辐射的关系 根据敦煌20022012年季平均太阳辐射总量统计得出，敦煌地区春季（35月）、夏（68月）、秋季（911月）、冬季（12月翌年2月）太阳辐射总量分别为2135.14mj/m2、2506.78mj/m2、1509.94mj/m2、1230.19mj/m2。分析敦煌各季节太阳辐射与光伏发电的关系可知，敦煌各季节光伏发电与太阳辐射均呈现直线关系，太阳辐射越强，光伏发电量就越多。 1.3 与相对湿度的关系 敦煌地区年平均降水日数为1720d左右，为甘肃省降水日数最少地区之一，年平均降水量36.5mm，降水集中在夏季（68月），降水量约占全年总降水量的65%，1、2、4、5及912月，月平均降水量均不超过2mm，同时该地区年蒸发量在20003000mm，是甘肃省蒸发量最大的地区。降水少、蒸发量大，相对湿度就较低，说明该地区空气中水汽含量小，有利于增加太阳辐射，使太阳能光伏发电站光伏功率增加。根据刘玉兰等对宁夏地区逐日光伏功率与相对湿度的关系的研究中得出，相对湿度每减少1%，光伏功率就会减少27.35kw，可见敦煌地区较低的相对湿度对光伏功率起着增强作用，相对湿度越低，光伏发电站输出功率越强。 1.4 与温度的关系 温度对太阳能光伏发电的影响主要表现在太阳能电池电性能随温度的变化而变化方面。通常，在温度较高时，硅太阳能电池工作中开路电压会随着温度的升高而大幅下降，还可导致充电工作点严重偏移，造成系统充电不足而损坏。同时，温度升高还致使硅太阳能电池输出功率大幅下降，太阳能电池组件难以充分发挥其最大性能。当晶体硅太阳能电池组件温度超过25范围时，温度每升高1其功率就会损失1%。敦煌地区410月白天最高温度达25以上，其中59月可达到30以上，68月白天最高温度在36.539.7之间，受高温影响，光伏电池表面温度会更高，可致光伏电池效率衰减6%以上，进而导致发电量下降很多，可见环境温度的变化会给光伏发电站带来不稳定影响。 2 加强太阳能光伏发电气象预报技术研究 受气象条件等影响，太阳能资源表现出一定的先天不稳定性，如天气转为多云、阴雨、沙尘暴或夏天出现极端高温等，光伏发电站的发电量就会随之锐减，电网端如未提前做好充分准备就会出现供电不足情况，从而影响人们的正常生产和生活。因此，在建设电站时首先要对气候环境资源进行充分评估，还要做好太阳能发电站运行过程中太阳能资源和相关气象条件的预报，采用理论分析和实验验证相结合的方式，作为开展太阳能光伏发电气象预报的技术支撑；要充分考虑气象因子与不同尺度气象预报对太阳能光伏发电系统中安全性、经济性和效率提高的重要性，保障大规模新能源接入条件下电力系统的安全、稳定、经济运行，促进西部地区可再生能源的开发利用。 参考文献 1 中国可再生能源协会.中国新能源与可再生能源年鉴（2010）m.广州：中国科学院广州能源研究所，2010. 2 杨金焕.并网光伏电站发电量的估算.魏启东，袁竹林.第11届中国光伏大会暨展览会会议论文集c.南京：东南大学出版社，2