1 太陽能資源數(shù)據(jù)及評(píng)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(jí)氣象臺(tái)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(xiàng)數(shù)據(jù)最近5~10年的累計(jì)數(shù)據(jù),以評(píng)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(píng)估
將氣象臺(tái)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(jì),在某些情況下仍需對其有效性進(jìn)行評(píng)估。
首先,當(dāng)一個(gè)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(píng)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(píng)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(shí)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(jì)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(jì)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(yàn)系數(shù)的方法進(jìn)行簡單換
算,這對計(jì)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(jì)算問題,其數(shù)據(jù)庫中還往往儲(chǔ)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(jì)功能。
2 光伏系統(tǒng)的選址和場地評(píng)估
2.1 在光伏系統(tǒng)選址時(shí)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(shí),方陣功率輸出特性將受到嚴(yán)重影響,在電池板上的一個(gè)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(jì)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(diǎn)～下午3點(diǎn)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(gè)比較大的問題,應(yīng)引起光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)者和光伏電站運(yùn)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(shí)間。
為消除陰影影響,選擇場地后必須確認(rèn)以下條件是否滿足:(1)在一年的任何月份,投向太陽能電池方陣的陽光都不會(huì)被遮擋;(2)每天上午9點(diǎn)～下午3點(diǎn)
太陽能電池板上無陰影;(3)識(shí)別上午9點(diǎn)~下午3點(diǎn)遮擋太陽能電池方陣的障礙物,消除陰影來源;(4)如無法消除產(chǎn)生陰影的因素,也可考慮移動(dòng)太陽能電池方陣或增加容量,以彌補(bǔ)由于陰影造成的損失。
2,2 光伏系統(tǒng)場地的評(píng)估
在對光伏系統(tǒng)場地評(píng)估時(shí),應(yīng)該進(jìn)行以下評(píng)估。
(1)一般日照條件評(píng)估
當(dāng)依據(jù)要求收集到候選場地的太陽能資源數(shù)據(jù)后,還應(yīng)到現(xiàn)場仔細(xì)觀察場地附近地障礙物,評(píng)估太陽陰影對太陽能電池方陣發(fā)電的影響,并提出避開障礙物或移開障礙物的建議。通過在屋頂、墻上或院子里或直接觀測,為滿足方陣的全年日照條件尋找一個(gè)最佳方位。
在北半球正南是太陽能電池方陣最基本的方位。如果確保方陣面向正南或0°方位角,則每天的日照性能將是最好的。然而,應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯挠绊懖⒆屑?xì)評(píng)價(jià),例如:如杲場地附近早晨有霧籠罩,則需要調(diào)整方陣略微偏向西南,以獲取滯后中午一段時(shí)間的更為有效的太陽輻射。
(2)測算方陣運(yùn)行時(shí)間
太陽能電池方陣接受陽光照射時(shí)間越長,系統(tǒng)每日可發(fā)出的電能就越多。因此當(dāng)方陣在場地的方位和高度初步確定后,需要評(píng)估和測定太陽能電池板在不同季節(jié)里每日的可運(yùn)行時(shí)間。
(3)太陽
窗
在評(píng)價(jià)場地時(shí),必須選擇一個(gè)日照好、全天無陰影的時(shí)間作為太陽能電池方陣的運(yùn)行時(shí)間。這個(gè)最適宣的時(shí)間區(qū)間稱為“大陽窗”。
“太陽窗”概念可以放映場地的日照時(shí)間和路徑狀況。依據(jù)場地日照條件的不同，太陽窗可以選在上午9點(diǎn)~下午3點(diǎn),也可以選在上午8:20 ～下午3:20等。在夏季里,太陽升起早日落卻很晚,日照時(shí)問比冬季要長得多,因此夏季的太陽窗比冬季的太陽窗開得天 也就是方陣的可運(yùn)行時(shí)間長。太陽窗大小除受季節(jié)影響外,還與場地周圍的環(huán)境條件有關(guān):例如:場地東西兩側(cè)的高山、樹林和高大建筑物等都會(huì)減少太陽能電池方陣的運(yùn)行時(shí)間。一年四季的太陽窗時(shí)間是不同的。欲準(zhǔn)確地測定太陽窗,首先需要向氣象部門詢問當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)日出、日落時(shí)的太陽方位角和正午的太陽高度角,然后再根據(jù)場地的具體條件加以修正。如果僅需要近似的場地“太陽窗”時(shí)間,則通過目測即可。
如果僅從日照的時(shí)間長短評(píng)價(jià)場地,則“太陽窗”
時(shí)間段達(dá)到上午9點(diǎn)～下午3點(diǎn)已經(jīng)滿足光伏系統(tǒng)發(fā)電條件。當(dāng)“太陽窗”時(shí)間段達(dá)到上午10點(diǎn)～下午2點(diǎn)時(shí),說明該場之妁日照時(shí)間太短,應(yīng)檢查或清除周圍的障礙物或者考慮另外選擇場地。
(4)運(yùn)輸條件
安裝現(xiàn)場應(yīng)考慮交通和運(yùn)輸條件,附近應(yīng)有公路,便于
光伏組件、控制柜、蓄電池等沒備的運(yùn)輸。如果卡車不能到達(dá)現(xiàn)場,至少農(nóng)用車可以到達(dá)現(xiàn)場。
(5)供電條件
安裝現(xiàn)場應(yīng)離供電村莊較近,供電半徑不應(yīng)超過l千米,要考慮運(yùn)行人員來往方便、低壓電纜的輸電損耗,另外要對供電負(fù)荷及增容潛力等作詳細(xì)調(diào)研。對于離網(wǎng)獨(dú)立村落電站，電網(wǎng)在短期內(nèi)不會(huì)延伸至此,以免不必要的重復(fù)建設(shè)和將來的電站搬遷等問題。
3 選定蓄電池容量和蓄電池組安裝
3.1 選定蓄電池容量
設(shè)計(jì)人員要評(píng)估系統(tǒng)負(fù)載對蓄電池容量的需求。確定蓄電池容量時(shí),首先要測定接人系統(tǒng)的負(fù)載每天需要多少電量;其次根據(jù)氣候條件確定蓄電池需要存儲(chǔ)多少天的電量。測量時(shí)注意蓄電池容量會(huì)受到諸多囚素影響,如:放電率、放電深度、溫度、蓄電池
老化和控制器效能等。當(dāng)然,所需要的蓄電池容量也受負(fù)載規(guī)模的影響,減少負(fù)載就會(huì)減少需要的蓄電池容量。同時(shí)在確定蓄電池容量時(shí),并不是容量愈大愈好,過大的蓄電池容量規(guī)模也會(huì)產(chǎn)生問題。因此,恰當(dāng)合理地確定光伏系統(tǒng)蓄電池容量是一項(xiàng)重要而細(xì)致的工作,必須認(rèn)真對待。
3.2 安裝蓄電池的洼意事項(xiàng)
(l)加完
電解液的蓄電池應(yīng)該將加液孔的蓋子擰緊,以防止雜質(zhì)掉進(jìn)蓄電池內(nèi)部。膠塞上的通氣孔必須保持暢通。
(2)各接線夾頭和蓄電池極柱必須保持緊密接觸。連接導(dǎo)線接好后,需在各連接點(diǎn)上抹上一層薄的凡士林油膜,以防連接點(diǎn)
銹蝕。
(3)蓄電池應(yīng)放在室內(nèi)通風(fēng)良好、不受陽光直射的地方。距離熱源不應(yīng)少于2米,室內(nèi)溫度應(yīng)保持在10～25C之間。
(4)蓄電池與地面之間應(yīng)采取
絕緣措施,例如,可以墊置木板或者其他絕緣物體,以免因?yàn)樾铍姵嘏c地面短路而放電。
(5)放置蓄電池的位置應(yīng)該選擇在離太陽能電池方陣較近的地方。連接導(dǎo)線應(yīng)該盡量縮短,選擇的導(dǎo)線直徑不可太細(xì),以盡量減少不必要的線路損耗。
(6)不能將酸性蓄電池和堿性蓄電池同時(shí)安置在同一房間內(nèi)。
(7)對安置蓄電池較多的蓄電池室,冬天不允許采用明火取暖,而宜采用火墻、太陽能房等方式提高室內(nèi)溫度,并保持良好的通風(fēng)條件。
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