光伏發(fā)電技術(shù)中的核心問題解析
光能發(fā)電是當(dāng)今世界的尖端科技,將為全人類徹底解決“能源危機(jī)”“環(huán)境污染”和“可持續(xù)發(fā)展”等三大世界難題,將做出歷史性、跨世代的偉大貢獻(xiàn),將為人類利用新能源、新技術(shù)方面進(jìn)入一個嶄新的時代,在現(xiàn)實的發(fā)展中存在這若干的核心問題。
1太陽能資源數(shù)據(jù)及評估
1.1太陽能資源數(shù)據(jù)
太陽能輻射數(shù)據(jù)可以從縣級氣象臺取得,也可以從國家氣象局取得。從氣象局取得的數(shù)據(jù)為水平面的輻射數(shù)據(jù),包括:水平面總輻射、水平面直接輻射和水平面散射輻射。
太陽能資源數(shù)據(jù)主要包括:各月的太陽能`總輻射量(輻照度)或太陽能總輻射量和輻射強(qiáng)度的每月日平均值。與其相關(guān)的氣候狀況的數(shù)據(jù)主要包括:年平均氣溫,年平均最高氣溫,年平均最低氣溫,一年內(nèi)最長連續(xù)陰天數(shù)(含降水或降雪天),年平均風(fēng)速,年最大風(fēng)速,年冰雹次數(shù),年沙暴日數(shù)。其中,太陽能總輻射量的各月數(shù)值是必不可少的。此外,還應(yīng)提供上述各項數(shù)據(jù)最近5~10年的累計數(shù)據(jù),以評估太陽能資源數(shù)和氣候狀況數(shù)據(jù)的有效性。
1.2太陽能資源數(shù)據(jù)有效性的評估
將氣象臺或相關(guān)部門提供的太陽能資源數(shù)據(jù)用于光伏系統(tǒng)設(shè)計,在某些情況下仍需對其有效性進(jìn)行評估。
首先,當(dāng)一個具體場地的太陽能資源數(shù)據(jù)不夠完整或缺少多年的累積數(shù)據(jù),就必須對太陽輻射的有效性和量值進(jìn)行評估。
其次,雖然當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y源數(shù)據(jù)比較完整,而且太陽輻射情況也較好,但由于候選場地處于多山地區(qū)或附近存在明顯影響太陽輻射的地形地貌。在這種情況下要通過研究候選場地周圍鄰近地區(qū)的平均數(shù)據(jù)變化,來評估當(dāng)?shù)靥柲苜Y源數(shù)據(jù)的有效性。
再次,從氣象部門得到的數(shù)據(jù)是水平面的數(shù)據(jù),包括:水平面直接輻射和水平面散射輻射,從而得到水平面上總輻射量數(shù)據(jù)。但是,在太陽能光伏發(fā)電的實際應(yīng)用中,為了得到更多的發(fā)電量和電池組件自清潔的需要,固定安裝的方陣通常是傾斜的,這就需要計算得出傾斜面上的太陽能輻射量(通常要大于水平面上的輻射量)。但是,這一計算過程非常復(fù)雜,所以人們常常直接采用水平面上的數(shù)據(jù),或者采用經(jīng)驗系數(shù)的方法進(jìn)行簡單換算,這對計算的精度產(chǎn)生了影響。近些年來,已經(jīng)開發(fā)了一些軟件,不但可以方便地解決這些計算問題,其數(shù)據(jù)庫中還往往儲存大量不同地區(qū)的太陽能輻射數(shù)據(jù),有些還具有光伏系統(tǒng)分析設(shè)計功能。
2光伏系統(tǒng)的選址和場地評估
2.1在光伏系統(tǒng)選址時需消除陰影影響
太陽能電池依賴于日光照射而發(fā)電,當(dāng)投射到電池板上的日光被遮擋時,方陣功率輸出特性將受到嚴(yán)重影響,在電池板上的一個小小陰影也能夠使其
性能大大降低,因此,在光伏系統(tǒng)設(shè)計和安裝過程中仔細(xì)地確定陽光通路和避開陰影,對保證方陣的額定功率和降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本極為重要。
場地出現(xiàn)的陰影經(jīng)常來自樹木、草木、附近的建筑,還有太陽收集器的撐桿和金屬線等。作為一般原則,確定從上午9點~下午3點沒有陰影為好。在冬季的月份當(dāng)太陽的仰角低,電池板被遮擋經(jīng)常是一個比較大的問題,應(yīng)引起光伏系統(tǒng)設(shè)計者和光伏電站運行人員的重視。中國位于地球的北半球,對太陽能電池方陣發(fā)電最不利的陰影出現(xiàn)在12月21日(即冬至)前后一段時間。
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