电 力 技 术
Electric Power TechnologyVol.19 No.5Mar.2010 第 19 卷 第 5 期 2010 年 3
月 内蒙古太阳能资源空间分布特性 及光伏并网发电利用研究
周帅林 1,王海生 2,高 健 1,张文博 1,许 轶 2,常德生 2 (1.大唐国际化工技术研究院有限公司,北京 100070;
2.大唐国际发电股份有限公司,北京 100140
0 前言
内蒙古地域广袤,大部分地区属温带气候,地 处中纬度西风带,在国家的内陆腹地,远离海洋, 属于较强的大陆性气候,多数地区干旱少雨,太阳 能资源十分丰富,近年逐渐形成我国光伏产业发展 的一个聚集区,多个大型的光伏电站建设也在规划 中。太阳能资源是影响光伏发电成本的关键因素之 一,文献 [1]简单研究了内蒙古西中部的额济纳、锡 林浩特、海拉尔三个代表站点 1991 ~ 2006年逐月太 阳总辐射的变化趋势,目前尚未发现有文献对内蒙 古全区太阳能资源的空间分布特性进行研究。虽有 文献研究了山东、湖北、四川、宁夏、辽宁、新疆 等省区的太阳能资源空间分布特性 [2-8],但未发现有 文献对国内某一省区的光伏发电时间和发电成本的 空间分布趋势展开论述。
本文依据国家气象信息中心提供的观测资料, 对全区太阳能资源、光伏并网系统年等效满负荷发 电时间和发电成本的空间分布特性进行了研究,归 纳了光伏并网系统投资—年等效满负荷发电时间— 发电成本的对应关系曲线,可作为内蒙古光伏并网 发电项目选址的有效分析工具。
1 资料与方法
选取 2005 ~ 2008年国家一级气象站点逐年逐月 太阳辐射和日照时间观测数据,结合国家二级气象
站点的年日照时间观测数据,计算二级气象站点的年 总辐射,文献 [2,3,5,6,8]提供了相关的计算方法。再根据 一、二级气象站点的年总辐射,分析太阳能资源的 空间分布特性。图 1显示了计算过程以及所采用的 SURFER 空间插值分析方法。
图 1 总辐射计算及空间分布分析过程示意图 2 年等效满负荷发电时间及发电成本计算
2.1 水平面直接辐射和空间散射辐射计算 由国家气象局信息中心提供和第 1节计算所得到 的年总辐射为水平面年总辐射。为计算光伏阵列的发 电时间,首先需要得到水平面直接辐射 S 和空间散射 辐射 D 。
文献 [9-10]提供了多种计算水平面直接辐射 S 和空 间散射辐射 D 的经验公式,本文采用如下的计算方 法 [11]:
? 6 ? 电 力 技 术 第 19 卷
2.2 光伏阵列年等效满负荷发电时间计算 由水平面直接辐射 S 和空间散射 D 可计算光伏 阵列倾斜面上的总辐射量,进而计算光伏阵列发电 量和年等效满负荷发电时间。光伏阵列倾斜面太阳总 辐射量与其安装倾斜角和太阳照射时的高度角有关 [12]
,如图 2所示 :
图 2 光伏阵列安装示意图
倾斜面上太阳总辐射量计算如公式 (3所示,光 伏阵列的发电量计算如公式 (4所示。
在公式 (4计算结果的基础上,公式 (5计算了 光伏阵列年等效满负荷发电时间。应该指出的是,年 等效满负荷发电时间是由太阳辐射量、光伏组件性能 参数、逆变器转换效率和交流并网效率等综合因素所 决定。同时假设光伏并网系统使用年限 25年,输出 衰减 15%,并且各年呈线性衰减。
(1 (2 (3 (4 (5
表 1 太阳能光伏并网系统效率参数
装机容量 /kWp10000贷款年限 /年 17系统投资 /(元 /千瓦
25000贷款利率 7.11%运营期 /年 25固定资产残值率 2%折旧期 /年 20运营费用 /(万元 /年
638贷款比例 80% --
注 :(1系统投资包括设备及安装工程、建筑工程以 及其他安装过程中所发生的费用 ;
(2运营费用参照某 10 MWp光伏并网电站工程可 行性研究报告数据。 表 3 光伏并网发电系统发电成本构成 项目 金额 /万元 占总成本比例