1 太陽能資源數據及評估
1.1 太陽能資源數據
太陽能
輻射數據可以從縣級氣象臺取得,也可以從國家氣象局取得。從氣象局取得的數據為水
平面的輻射數據,包括:水平面總輻射、水平面直接輻射和水平面散射輻射。
太陽能資源數據主要包括:各月的太陽能`總輻射量(輻照度)或太陽能總輻射量和輻射
強度的每月日平均值。與其相關的氣候狀況的數據主要包括:年平均氣溫,年平均最高氣溫,年平均最低氣溫,一年內最長連續陰天數(含降水或降雪天),年平均風速,年最大風速,年冰雹次數,年沙暴日數。其中,太陽能總輻射量的各月數值是必不可少的。此外,還應提供上述各項數據最近5~10年的累計數據,以評估太陽能資源數和氣候狀況數據的有效性。
1.2 太陽能資源數據有效性的評估
將氣象臺或相關部
門提供的太陽能資源數據用于
光伏系統設計,在某些情況下仍需對其有效性進行評估。
首先,當一個具體場地的太陽能資源數據不夠完整或缺少多年的累積數據,就必須對
太陽輻射的有效性和量值進行評估。
其次,雖然當地的太陽能資源數據比較完整,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的平均數據變化,來評估當地太陽能資源數據的有效性。
再次,從氣象部門得到的數據是水平面的數據,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據。但是,在
太陽能光伏發電的實際應用中,為了得到更多的發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雜,所以人們常常直接采用水平面上的數據,或者采用經驗系數的方法進行簡單換
算,這對計算的
精度產生了影響。近些年來,已經開發了一些軟件,不但可以方便地解決這些計算問題,其數據庫中還往往儲存大量不同地區的太陽能輻射數據,有些還具有
光伏系統分析設計功能。
2 光伏系統的選址和場地評估
2.1 在光伏系統選址時需消除陰影影響
太陽能電池依賴于日光照射而發電,當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,在光伏系統設計和安裝過程中仔細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發電成本極為重要。
場地出現的陰影經常來自樹木、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。在冬季的月份當太陽的仰角低,電池板被遮擋經常是一個比較大的問題,應引起光伏系統設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電最不利的陰影出現在12月21日(即冬至)前后一段時間。
為消除陰影影響,選擇場地后必須確認以下條件是否滿足:(1)在一年的任何月份,投向太陽能電池方陣的陽光都不會被遮擋;(2)每天上午9點～下午3點
太陽能電池板上無陰影;(3)識別上午9點~下午3點遮擋太陽能電池方陣的障礙物,消除陰影來源;(4)如無法消除產生陰影的因素,也可考慮移動太陽能電池方陣或增加容量,以彌補由于陰影造成的損失。
2,2 光伏系統場地的評估
在對光伏系統場地評估時,應該進行以下評估。
(1)一般日照條件評估
當依據要求收集到候選場地的太陽能資源數據后,還應到現場仔細觀察場地附近地障礙物,評估太陽陰影對太陽能電池方陣發電的影響,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,應考慮當地氣候特征的影響并仔細評價,例如:如杲場地附近早晨有霧籠罩,則需要調整方陣略微偏向西南,以獲取滯后中午一段時間的更為有效的太陽輻射。
(2)測算方陣運行時間
太陽能電池方陣接受陽光照射時間越長,系統每日可發出的電能就越多。因此當方陣在場地的方位和高度初步確定后,需要評估和測定太陽能電池板在不同季節里每日的可運行時間。
(3)太陽
窗
在評價場地時,必須選擇一個日照好、全天無陰影的時間作為太陽能電池方陣的運行時間。這個最適宣的時間區間稱為“大陽窗”。
“太陽窗”概念可以放映場地的日照時間和路徑狀況。依據場地日照條件的不同，太陽窗可以選在上午9點~下午3點,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 也就是方陣的可運行時間長。太陽窗大小除受季節影響外,還與場地周圍的環境條件有關:例如:場地東西兩側的高山、樹林和高大建筑物等都會減少太陽能電池方陣的運行時間。一年四季的太陽窗時間是不同的。欲準確地測定太陽窗,首先需要向氣象部門詢問當地不同季節日出、日落時的太陽方位角和正午的太陽高度角,然后再根據場地的具體條件加以修正。如果僅需要近似的場地“太陽窗”時間,則通過目測即可。
如果僅從日照的時間長短評價場地,則“太陽窗”
時間段達到上午9點～下午3點已經滿足光伏系統發電條件。當“太陽窗”時間段達到上午10點～下午2點時,說明該場之妁日照時間太短,應檢查或清除周圍的障礙物或者考慮另外選擇場地。
(4)運輸條件
安裝現場應考慮交通和運輸條件,附近應有公路,便于
光伏組件、控制柜、蓄電池等沒備的運輸。如果卡車不能到達現場,至少農用車可以到達現場。
(5)供電條件
安裝現場應離供電村莊較近,供電半徑不應超過l千米,要考慮運行人員來往方便、低壓電纜的輸電損耗,另外要對供電負荷及增容潛力等作詳細調研。對于離網獨立村落電站，電網在短期內不會延伸至此,以免不必要的重復建設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
設計人員要評估系統負載對蓄電池容量的需求。確定蓄電池容量時,首先要測定接人系統的負載每天需要多少電量;其次根據氣候條件確定蓄電池需要存儲多少天的電量。測量時注意蓄電池容量會受到諸多囚素影響,如:放電率、放電深度、溫度、蓄電池
老化和控制器效能等。當然,所需要的蓄電池容量也受負載規模的影響,減少負載就會減少需要的蓄電池容量。同時在確定蓄電池容量時,并不是容量愈大愈好,過大的蓄電池容量規模也會產生問題。因此,恰當合理地確定光伏系統蓄電池容量是一項重要而細致的工作,必須認真對待。
3.2 安裝蓄電池的洼意事項
(l)加完
電解液的蓄電池應該將加液孔的蓋子擰緊,以防止雜質掉進蓄電池內部。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。連接導線接好后,需在各連接點上抹上一層薄的凡士林油膜,以防連接點
銹蝕。
(3)蓄電池應放在室內通風良好、不受陽光直射的地方。距離熱源不應少于2米,室內溫度應保持在10～25C之間。
(4)蓄電池與地面之間應采取
絕緣措施,例如,可以墊置木板或者其他絕緣物體,以免因為蓄電池與地面短路而放電。
(5)放置蓄電池的位置應該選擇在離太陽能電池方陣較近的地方。連接導線應該盡量縮短,選擇的導線直徑不可太細,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安置在同一房間內。
(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溫度,并保持良好的通風條件。
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