光伏电站宏观选址及测光

光伏电站宏观选址和测光,天源科创,目 录,、太阳能资源评估、太阳能电站宏观选址和规划、太阳能资源测量平台 、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的称为紫外辐射，0.40.75m的称为可见光辐射，而长于0.75m的称为红外辐射。此外，太阳光谱在0.293.0m范围，称为短波辐射，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,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）,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 ）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 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,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、 地形微观影响因素温度、风向、风速、降尘及沙尘暴、阴影社会、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。,29,4. 应用 SolarGIS太阳能在线评估系统,30,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 测量总辐射和直接辐射；1.2 测量总辐射和散射辐射，计算出直接辐射。,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，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 CM21,Li-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 & Zonen,41,太阳跟踪器： Canada,42,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：,44,2. SPN1型日照-总日射表:,45,46,创新设计专利设计（专利号：EP1012633和US6417500）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。,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：,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,4. 太阳能资源测量技术方案,4.1 辐射测量系统,辐射测量系统特点：,（1）精密的玻璃圆顶和宽频率热堆传感器；（2）同时测量总辐射，散射辐射和日照小时，计算直接辐射；（3）无需常规调整和极性排列，无需定期调节天顶角；（4）几近理想的光谱响应和余弦响应；（5）无需太阳跟踪移动部件，遮光环或电动磁轨；（6）可在任何纬度工作，系统运行精确度高、安全、稳定；（7）具有加热功能，可在结冰、雨露、霜等恶劣环境下正常工作；,4. 太阳能资源测量技术方案,4.2 气象要素测量系统,4. 太阳能资源测量技术方案,4.3 系统安装平台,4. 太阳能资源测量技术方案,4.4 数据管理维护,测光数据月度报表,4. 太阳能资源测量技术方案,4.5 评估咨询,结合SolarGIS 的应用，根据一个地区的太阳能资源数据、风能数据、人口数据、电网接入情况、地形条件、地貌植被以及这个地区社会经济发展情况，通过综合分析这些数据对光伏电站的建站选址做出规划和评估。,4. 太阳能资源测量技术方案,4.6 观测系统总体效果图,四、实例分析,1. 区域太阳能资源分布 2. 电网接入3. 地形地貌4. 两区域情况汇总对比5. 测光塔位置选取,四、实例分析,2012年6月，对甘肃会宁县光伏项目进行前期规划，并对考察区域进行初步规划及测光方案的制定。,四、实例分析,1. 区域太阳能资源分布 甘肃会宁,项目区域太阳能总辐射量分布图,四、实例分析,2. 电网接入,项目场址区域,四、实例分析,3. 地形地貌,光伏电站规划区域一地形图,光伏电站