学校建筑屋顶分布式光伏发电项目工程太阳能资源资料

学校建筑屋顶分布式光伏发电项目工程太阳能资源资料1.1中国能源现状和发展趋势在经济快速增长的拉动下，我国能源的生产和消费高幅度增长，2006年能源生产总量21.11亿吨标准煤，比上年增加1.52亿吨标准煤，增长7.4%；2007年能源生产总量23.7亿吨标准煤，与2006年相比增加了1.59亿吨标准煤，增长7.2%，中国已经成为世界第二大能源消费国和第三大能源生产国。由于我国人口众多，而我国的能源却相对贫乏，人均资源占有量不足世界人均值的1/2；按照这样的能耗，我国将在全球率先面临化石能源枯竭的挑战。为了缓解能源紧缺现状，发展可再生能源越来越紧迫。中国可再生能源发展的总目标是：提高转换效率，降低生产成本，逐步以市场为导向，大力推进产业化，并使多数可再生能源技术接近或达到世界先进水平，部分实现商品化大规模应用，增大可再生能源在国家能源结构中所占比例。截止2013年，中国太阳能光伏发电总装机容量超过20GW。1.2中国的环境现况和发展趋势大规模、无节制的开发利用化石能源不仅加速了资源的枯竭，而且造成日益严重的环境问题。我国目前的能源将近70%由煤炭供给，这种过度依赖化石燃料的能源结构已经构成了很大的环境、经济和社会负面影响。大量燃烧煤炭所产生的不良后果；包括空气污染对居民健康的危害，酸雨对农作物和自然环境的破坏，以及二氧化碳排放对气候变化；已经越来越引起全社会的关注。我国电力约90%的燃料来自煤炭，2008年发电用煤量达到10.4亿吨。2008年新投产火电机组达2000万KW，增加煤炭需求6000万吨。煤炭的大量开采和发电，对我国的环境已经造成了极大的破坏。截至2008年火电废水排放量40.3亿吨，火电CO2排放量占全国总量的25%。SO2排放量为1654万吨。初步估算煤炭发电造成的污染的经济损失以及由此产生的环境污染治理成本高达1606亿元。大力发展可再生能源保证我国能源供应安全和可持续发展的必然选择。1.3开发利用可再生能源是必由之路我国探明的煤炭资源将在81年内采光，石油资源将在15年左右枯竭，天然气资源也将在30年用尽，因此必须加速开发新能源和可再生能源取代日益减少的化石能源，2001年以后，电力需求以每年超过20%的速度增长，2003年全国出我现电力供应严重不足的现象，2004年缺电形势更加严峻。根据中国电力科学院预测，我国电力供应缺口2010年约为37GW，2020年预计为102GW。按照目前的经济发展趋势和中国的资源情况，我国电力供应单靠传统的煤炭、水、核是不够的，存在的缺口只能由可再生能源填补。因此可再生能源发电到2010年必须达到6%左右，到2020年达到11%左右。年煤水核总计缺口201040013511.5584.5372020592220369501022010和2020年中国发电装机预测（GW）到本世纪中期，电力需求的25%要靠可再生能源提供。2010、2020和2050年中国总电力发展需求预测如下：年装机容量（亿KW）发电量（亿度）20023.571654220105.852710020209.544000205021927002010、2020和2050年中国总电力发展需求预测1.4光伏发电的重要性和发展预测1.4.1

太阳能将成为未来世界的主要能源从十七世纪至今，全球人口从5亿增长到60亿，翻了12番；人类的能源消耗也从每年1亿吨标准煤增长到150亿吨标准煤，翻了150番。世界能源委员会预测，按照资源探明储量和这样的发展速度，石油将在43年之后枯竭，天然气将在66年用尽，煤炭也只够169年开采。而地球表面所接受的太阳能约为1.074×1014GWH/年，是全球能量需求的35000倍，取之不尽用之不竭。世界能源构成的发展趋势。能源构成的发展趋势1.4.2

我国太阳能资源和光电发展潜力我国属于世界上太阳能资源丰富的国家之一，全年辐射量在91.7～2333KWh/m2·年之间。全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时。中国年太阳能分布图如下。中国年太阳能分布图按接受太阳总辐射量的多少，全国大致上可分为五类地区：（1）一类地区全年日照时数为3200～3300小时，辐射量在670～837x104kJ／cm2·a。相当于225～285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。这是我国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。特别是西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ／cm2·a，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。（2）二类地区全年日照时数为3000～3200小时，辐射量在586～670x104kJ／cm2·a，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。（3）三类地区全年日照时数为2200～3000小时，辐射量在502～586x104kJ／cm2·a，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、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、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。（4）四类地区全年日照时数为1400～2200小时，辐射量在419～502x104kJ／cm2·a。相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。（5）五类地区全年日照时数约1000～1400小时，辐射量在335～419x104kJ／cm2·a。相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州、重庆等地。此区是中国太阳能资源最少的地区。一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于586kJ／cm2·a，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属于太阳能资源丰富地区之一。我国辐射年总量分布由图表可以看出年总辐射的1625kWh/m2这条等直线，自大兴安岭西麓向西南，穿黄河沿青藏高原东侧到西藏东南，将全国分为东西两大部分，西部在1625kWh/m2以上，东部在其以下。西部远离海洋，受海洋潮湿气流影响很弱，全年气候干燥，中低云量较少，所以总辐射较大；东部以内蒙东部和华北较大，在1625～1611kWh/m2·年之间，长江中下游与东北的总辐射量相当，约在1611～1153kWh/m2·年；广东沿海和台湾、海南沿海总辐射量都较大，在1611kWh/m2·年以上；在台湾和海南的西部可达到1625kWh/m2·a以上，是东部总辐射量大区之一。在东部川黔地区为低值中心，这一中心于世界上太阳能随纬度的分布规则相反，一般随纬度增高总辐射在减少。但这一地区出现在川黔中心，使总辐射随着纬度在增加。这种南低北高的现象是因为该地区处于青藏高原的东麓背风坡，是南北两股气流扰流交汇的地方，天气系统互动频繁，云量较多，影响直接辐射。1.4.3

技术发展的主流方向分布式是未来太阳能技术和建筑技术发展的主流方向，太阳能分布式是将太阳能发电利用与建筑有机结合，利用太阳能发电组件替代建筑物的某些材料，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。太阳能分布式是未来太阳能技术和建筑技术发展的主流方向。把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，取代了传统太阳能的结构所造成的对建筑的外观形象的影响。利用太阳能设施完全取代或部分取代传统的玻璃幕墙，既可减少成本，又可提高附加经济效益。分布式建设，就近就地分散发电、供电，进入和退出电网灵活，既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力，又有利于改善电力系统的负荷平衡，降低线路损耗，还可起调峰作用。随着太阳能光伏利用与太阳能分布式不断完善，采用太阳能分布式设计的太阳能建筑将来必定成为我国乃至世界今后几年里建筑业发展的主流方向，并从一些试点工程迅速向全国进行普及，太阳能分布式的大规模出现已经成为一种时代的必然。我国光电一体化建筑在正常发展和生态驱动发展两种模式下发展，2010年左右其显著的经济和社会效益将会逐渐显现出来，届时太阳能利用量占社会总能耗的比例将不断的提高，CO2及氮氢化合物的排放将大幅减少。1.4.4

清洁能源的推动及示范效应本项目在某师范大学屋顶安装太阳能光伏并网发电系统既能达到节能环保的目标，也将提高校园整体节能环保形象，以及对太阳能发电起到很好的推动和示范效应。1.5南昌市太阳能资源1.5.1南昌市自然条件1.5.1.1地理位置南昌市位于某省中部偏西，连接我国东西部地区的重要走廊，也是珠江三角洲、长江三角洲和闽东南三角地区扇形经济圈的交点，东部、南部沿海经济发达地区向中西部地区梯度转移的跳板和必经之地。地处北纬27°33’～28°05’，东经114°29’～115°24’。全境东西最长处101.9公里，南北最宽处65公里，东距省会南昌市150公里，东临樟树市、新干县，西接宜春市袁州区，南连吉安市青原区、安福县、峡江县，北毗上高县、高安市。南昌交通区位优势明显，国内铁路大动脉沪昆线贯穿全境，沪瑞、赣粤、武吉三条高速公路穿境而过，在南昌境内连成“工”字型，使南昌成为全国680多个城市中少有的高密度高速公路通过的城市。横贯东西的浙赣铁路经过电气化改造后，列车时速达200公里。便捷的交通，构建了南昌与“长珠闽”对接的5小时经济圈。1.5.1.2地质地貌南昌市处于九岭、武功山、峰顶山交接地带，地跨扬子准地台、华南褶皱系两大构造单元，地质构造较为复杂。南部褶皱基底由元古界变质岩系组成，局部有多期花岗岩、基性岩、超基性岩浆侵入，构造线方向呈北北东、北东和北东东，构造的干扰作用十分强烈。境内多数山地，是由变质岩系、花岗岩、石灰岩、砂质岩组成。北面蒙山由花岗岩组成，山峭谷深。西北边境山地为石灰岩，由北向西呈现鹄山、人和、欧里、界水等乡镇一带的山峦，南面的高丘陵区，如九龙山、良山和百丈峰，均为变质岩组成。中部是新生代红土层，以红壤、砂质岩为主，因冲刷、流失的长期作用，形成地势起伏较平缓的低丘陵，河谷宽展，发育着小范围的冲积平原。南昌市地貌，根据某省地貌图划分，隶属于赣西中低山与丘陵区（大区）之“萍乡-高安侵蚀剥蚀丘陵盆地（亚区）和赣抚中游河谷阶地与丘陵区”（大区）中段，南北高，中间低平，袁河横贯其间，东部敞开。地貌基本形态有低山、高丘陵、低丘陵、岗地、阶地、平原6种类型。地貌成因类型有侵蚀构造地形、侵蚀剥蚀地形、溶蚀侵蚀地形和堆积地形。1.5.1.3气候全市总面积3178平方公里（占全省总面积的1.9%）,其中渝水区面积1785.92平方公里,分宜县面积1391.76平方公里。南昌市属亚热带湿润性气候，具有四季分明、气候温和、日照充足、雨量充沛、无霜期长、严冬较短的特征。3月下旬初至5月下旬中为春季，气温回升，雨水增加，冷暖多变，常有低温阴雨天气。5月下旬中至9月下旬中为夏季，初夏（5月下旬中至6月底）温度适宜，雨水充沛；盛夏（7～8月）天气炎热，常有干旱。9月下旬中至11月下旬初为秋季，晴天多雨天少，有干旱，9月下旬多秋寒（寒露风）。11月下旬初至3月下旬初为冬季，严冬多霜雪，冻害常发生。气候温和，年平均气温17.7℃，年平均地温值20.1℃，年平均相对湿度80％。年平均降雨量1594.8毫米，第二季度占46％，年平均蒸发量1497.8毫米。历年平均日照时数为1655.4小时，年平均日照百分率为38％。1986～2003年平均总辐射量为4279.02兆焦耳/平方米。1.5.2南昌市太阳能资源分析某省气象资源十分丰富，科学的开发利用太阳能、风能等可再生气象资源，不仅环保，而且对经济、社会的发展都有促进作用。目前，因为电煤等资源紧缺，某省正面临用电难题，而太阳能作为一种最干净最环保的可再生发电资源，正在全省受到推崇。某省太阳能资源分布见图表。某省太阳能资源分布图某省太阳能资源较丰富，开发潜力巨大。某地区全年日照时数为1400~2200h。年累计太阳辐照量达到4190~5016MJ/m2，相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。1.5.1.1南昌市太阳能资源南昌位于某中部，位于北纬28°33’～30°05’，东经114°29’～115°24’,属亚热带湿润性气候，具有四季分明、气候温和、日照充足、雨量充沛、无霜期长、严冬较短的特征。南昌气象局提供的各月气象资料。年\月1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年199660101.168.771.298.3131.9194.5186.7216178.791.3157.91558.3199784.164.981.383.9165.3143.1149.6153115.1145.211733.41335.9199816.274.738.6147.814165.8236.5279.1216207.5166.5127.41717.1199986.6115.958114.6146.2118.7164.3166.3221.4105160.2224.41681.6200074.525.97687.9199.8194.7306196.1168.891.5117.195.11633.4200171.467.2120.8101.1169.3150.4297.1173.6257.6187.8176.296.11868.62002119.574.497.6145.9140189.5207.4206.2160.5178110.150.916802003139.568.4120.1138136.6187.4331.7229.5208.1180.3157.6194.32091.5200444.6125.5104.6158.5171.4134.7251.2196.7190.6231.2151.3145.31907.6200528.338.680170.3100.7178.7277.9200181144.176.3118.41594.320067126.580.2157141.6167.7243.7283166.8106.5106.7131.9684.6南昌地区个月日照时数年\月123456789101112总值平均值244.4177.2281.5371.9449.7445.5614526.8465361.7261.3220.34420.21999191.4276.8211.7318.8450.9391.5451.4439.9524.3331.3290.8331.74215.42000667.4150.3266.5303.2529.6486.9678.7513.9450.3281.2244.7210.247832001184.8195.7333.1325.2453.6439.6677.9454.5581.9389.9283.4173.84494.42002230.8218.4270.2325.2371.1478.5571.4514.2428.7361.6271.5135.94180.42003256191.7301.1358.0457.8437.7726.5589.7491.4378.2263.8281.74735.52004178.726.5280.4441.4463.49434.0603.2509.5421.1425.7261.22144260.2200589.4131.2287.1429.3355.5448579.6513.4466.5369.9191.0231.94091.92006195.8131.3291.1431.9428.3454.5570.5667.6454.3327.8223.8246.84423.42007205.2271.8300.6413.4536.1437.7664.3538.3364.5388.4320.4156.4596.82008130.9280.7314.6348.6508.27417.5631.4513.3454.4357.6261.0273.44491.7南昌地区个月日照时数我们得到1999-2008年南昌地区的每个月的平均水平面辐射总量及平均温度：单位\月份123456kWh/m267.8949.2278.48103.31124.92123.75MJ/m2244.39177.19281.53371.92449.71445.49气温℃6.619.2011.3418.5723.1326.36单位\月份789101112kWh/m2170.54146.33129.17100.4671.5861.20MJ/m2613.95526.78464.99361.65261.27220.34气温℃29.5628.4825.3420.4414.168.59总辐射量1,227.84kWh/m2年均气温18.56℃4,420.21MJ/m2某省南昌地区近10年气象及水平总辐射(平均值)1.5.3最佳倾斜角计算由于气象站提供的辐射数据中没有太阳能直接及散射辐射量，因次选择地理位置最近的气象站武汉站的1993-2000年太阳辐射数据分析，见图表台站月总辐射散射辐射水平面直接辐射散射量比例直射量比例574941201421259961.55%752837.37%574942222071417163.81%803636.19%574943283401837064.82%997035.18%574944372022291361.59%1428938.41%574945440402589658.80%1818141.28%574946460102661057.84%1940041.16%574947536792527747.09%2847553.05%574948523902602449.67%2646450.51%574949399482109551.81%1886547.22%5749410317121652351.10%1518947.90%5749411251641310551.08%1205947.92%5749412218521170653.57%1013546.38%合计42268623428955.43%18859144.62%注:辐射量单位为0.01MJ/m2南昌地区总辐射量、散射量及直接辐射量统计数据根据上表，此地区散射辐射量占总比重的55.43%，据此，推算出南昌市的散射即直接辐射数据见图表月水平面总辐射量地面直接辐射量地面散射辐射量1244.3991.34153.052177.1964.12113.073281.5399.39183.134371.92141.85229.075449.71185.66264.066445.49187.84257.657613.95325.68288.278526.78266.10260.699464.99219.59245.4110361.65173.22188.4311261.27125.21136.0712220.34101.19118.14总值4420.211983.182437.03南昌地区直接、散射辐射推算统计表从上表中得知1999-2008年太阳能地面水平平均总辐射量为4420.21MJ/m2，推算地面平均直接辐射量为1983.18MJ/m2，推算地面平均散射辐射量为2437.03MJ/m2。对于某一固定倾角安装的光伏阵列，其倾斜面所接受的太阳总辐射量与倾角有关，较简便的倾角辐射量计算经验公式为：Rβ＝S×[sin(α+β)/sinα]+D式中：Rβ—倾斜光伏阵列面上的太阳能总辐射量；S—地面太阳直接辐射量；D—地面散射辐射量；α—中午时分的太阳高度角；β—光伏阵列倾角。根据表3-6的太阳能辐射数据，结合上述公式计算南昌市市不同倾斜面的太阳辐射量，具体数据见图表：月\倾角22232425262728293031321277.06278.14279.18280.19281.16281.08281.97283.82284.63285.40286.132193.31193.78194.22194.64195.03195.40195.74196.06196.35196.62196.863296.78297.04297.26297.45297.61297.73297.82297