太阳能资源分布（精选6篇）
太阳能资源分布 篇1
中国地处北半球欧亚大陆的东部, 主要处于温带和亚热带, 具有比较丰富的太阳能资源。根据全国700多个气象台站长期观测积累的资料表明, 中国各地的太阳辐射年总量大致在3.35×103 MJ/m2～8.40×103 MJ/m2之间, 其平均值约为5.86×103 MJ/m2。
根据各地接受太阳总辐射量的多少, 可将全国划分为五类地区。
一类地区:为我国太阳能资源最丰富的地区, 年太阳辐射总量6 680 MJ/m2～8 400 MJ/m2, 相当于日辐射量5.1 kW·h/m2～6.4 kW·h/m2。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。
二类地区:为我国太阳能资源较丰富地区, 年太阳辐射总量为5 850 MJ/m2～6 680 MJ/m2, 相当于日辐射量4.5 kW·h/m2～5.1 kW·h/m2。这些地区包括河北西北部、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。
三类地区:为我国太阳能资源中等类型地区, 年太阳辐射总量为5 000 MJ/m2～5 850 MJ/m2, 相当于日辐射量3.8 kW·h/m2～4.5 kW·h/m2。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、苏北、皖北、台湾西南部等地。
四类地区:是我国太阳能资源较差地区, 年太阳辐射总量4 200 MJ/m2～5 000 MJ/m2, 相当于日辐射量3.2 kW·h/m2～3.8 kW·h/m2。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。
五类地区:主要包括四川、贵州两省, 是我国太阳能资源最少的地区, 年太阳辐射总量3 350 MJ/m2～4 200 MJ/m2, 相当于日辐射量只有2.5 kW·h/m2～3.2 kW·h/m2。
太阳能资源分布 篇2
近年来, 可再生能源的利用受到了前所未有的关注, 太阳能以其资源丰富、运输成本低、环境友好等优点备受推崇, “太阳能与建筑一体化”成为其主要的利用形式之一。然而太阳能转换率低而导致的成本偏高却制约了其发展, 亟需从各个角度提升利用效率。因此, 提高太阳能热水系统的热效率, 对节能设备进行二次节能有重要现实意义。
影响太阳能热水系统热效率的主要因素有太阳能集热器类型选择、集热器安装方位、集热器选择性吸收涂层、玻璃盖板的阳光通过率、集热器内的流量分布、储热水箱的保温效果等。作为一个完整的系统, 其中每个零部件的局部效率提高都会改善其综合性能。研究表明, 强制循环太阳能热水系统中集热器阵列流量分布不均匀对系统热效率影响较大。Chiou等人的实验发现对单片集热器, 流量分布不均使热效率相对下降2%～20%[1]。王兴安等人研究得出, 流量分布不均使顺流布置集热器阵列的热效率相对下降约20%, 使逆流布置集热器阵列热效率相对下降约50%[2,3]。可见, 从理论上分析太阳能热水系统流量分布不均匀的成因, 研究改善流量分布的方法很有必要。
2 自然循环太阳能热水系统的流量分布
按照国标GB/T18713-2002和行规NY/T513-2002规定, 贮水箱容量在0.6吨以上的称为太阳能热水系统, 反之称为太阳能热水器[4]。小型太阳能热水系统一般采用自然循环的方式, 其结构如图1所示。它依靠热虹吸作用使冷热水不断循环, 水吸收集热器热量受热膨胀, 密度变小, 由冷热水之间的密度差产生压差, 使热水不断向上运动, 循环流经集热器管, 直至水箱上下层的水温基本一致, 压差小到无法推进循环为止。
不管对于真空管集热器还是平板集热器, 自然循环时集热器支管中的流量是均匀的。这是因为自然循环自身的推力就是冷热水密度差导致的压差, 假设流经某根支管的流量较大, 一次加热后水温上升幅度较小, 导致密度差缩小, 推动水循环的动力降低, 其流量自然减小。因此, 自然循环对流量分布具有自调节作用, 流量分布呈均匀态势。若想提高自然循环热水系统的热效率, 可加大集热器内水的流速, 即增加其推动力, 在水箱中根据温度梯度设置隔热元件可达到这一目的, 而且还能降低水箱内部的传热, 减小进口水温对出口水温的影响。
3 强制循环太阳能热水系统的流量分布
3.1 流量分布的理论简析
对于较大的热水系统, 自然循环的效率极低, 需采取强制循环手段, 其结构如图2所示。强制循环中也具有热虹吸作用, 但其作用太微弱, 可忽略。强制循环主要靠水泵维持, 在集热器两端产生一持续的压差作为推动力。大系统的集热器阵列一般是并联Z型布置, 为简化问题, 假设阵列中单片集热器内部流量均匀分布, 将其视为一根支管, 将阵列看作由分流集管、汇流集管及多根支管组成的并联管组。流量分布取决于流体流动的推动力和阻力的比值, 其推动力为分流集管和汇流集管间的静压差, 阻力受集热器结构、尺寸以及支管的流量等影响。
集管的静压取决于管内流体动能和静压能的相互转换及能量损失。分流集管内流体由于分流而减速, 沿程的静压一方面由于分流作用而升高, 另一方面由于摩擦与局部阻力作用而降低, 静压沿流动方向可能升高或降低。汇流集管中流体静压由于汇流作用而减小, 同时流量增加也造成阻力损失加剧, 两种因素都导致静压沿程下降, 且随着集管流量增加, 静压下降的幅度也变大。
据上述分析, 分汇流集管静压分布有如图3所示的几种情况, 相对应的并联管组流动特性有以下几种可能: (1) 阻力系数较小, 分流作用占主导地位时, 分流集管静压沿程上升, 并联管组流量沿程越来越大, 属于动量控制型; (2) 起初阻力损失大于分流作用, 随着流速减小, 分流作用逐渐占主导, 使得分流集管静压先下降后上升, 并联管组流量先减小后增大; (3) 阻力损失占主导地位, 分流集管静压沿程减小, 但随着流量越来越小, 沿程阻力损失的作用也逐渐变弱, 分流集管静压减小的幅度降低, 支管流量分布也呈现先减小后增大的趋势, 属于阻力控制型。
当支管固有阻力系数确定时, 流量分布与压差分布趋势相同, 但流量分布略微平缓。只有当支管很长, 阻力很大时, 才会较大幅度地改变流量分布, 呈基本均匀态势, 曾有学者计算当长度为10 m时流量基本均布[5], 但考虑到阻力导致过度的压头损失会增加系统能耗, 这种情况在实践中很少见。所以, 只需考虑集管静压差对流量的影响。
分流、汇流集管内的阻力损失主要是沿程阻力损失, 管径不变时, 它与沿程距离E成正比。采用动量衡算法对集热器并联管组的流量分布进行了离散数值计算, 具体计算方法有详细的描述, 这里不再重复[6]。选取由分流集管、汇流集管及10根支管组成的集热器为理论研究对象, 分别计算了支管间距E=0.05 m, 0.1 m, 0.4 m, 1 m, 2 m, 3 m, 4 m时集管的静压分布及支管流量分布。其中E=0.05 m, 0.1m, 0.4 m属于上述第 (1) 种情况;E=1 m, 2 m属于上述第 (2) 种情况;E=3 m, 4 m属于上述第 (3) 种情况。可见, 强制循环的单片集热器通常属于第 (1) 类, 这与Jones和Lior在实验研究中得到流量随支管编号的增大呈指数函数曲线增加是相符的[7]。而多片集热器并联的阵列诵常属于第 (2) 类, 这与王兴安对集热器阵列的研究结果相符[2,3]。因此, 顺流布置的集热器阵列中, 第一片和最后一片的流量较大, 尤其是最后一片, 中间流量小, 容易出现空晒情况, 不仅降低了热效率, 而且对集热器的使用寿命也有所影响。
3.2 流量分布的实验数据
上述分析得到了实验验证, 通过对7片1 m×2 m规格的集热器并联阵列进行流量分布测量, 得到在不同总流量下分布规律一致, 但具体数值有所差异。以总流量1.5 m3/h为例, 流经每片集热器的流量分别站总流量的22.18%、13.41%、7.50%、6.76%、4.82%、10.82%、34.50%, 最大和最小流量相差7倍多。王兴安对4片和16片集热器阵列中流量分布作了建模计算和实验测量, 结果表明, 对4片顺流布置的集热器阵列, 第一和第四片集热器的流量分别占总流量的40.0%和51.4%, 第二和第三片分别占总流量的6.0%和2.6%, 最大和最小流量相差19.8倍;对16片顺流布置的集热器阵列, 第一片约占36%, 第二片约占3%, 第15片约占10%, 第16片约占49%, 其余集热器的流量很小, 总共只占总流量的2%。与之对应的进出口两端集热器的温度只有20℃左右, 而中间部分集热器出口水温达50℃以上, 集热器阵列的平均出口水温仅32℃, 集热效率很低。
由于我们各自的实验条件差别较大, 得到的数据也有所差异, 但是单独观察每个人的实验结果, 发现流量不均匀分布的现象很明显, 且随着集热器规模的扩大, 不均匀程度会加剧。因此对于集中供热水的大型系统, 必须采取一定措施改善流量分布状况。
4 改善流量分布的措施
强制循环系统中流量不均匀分布是分支流系统固有的特性。除太阳能集热器阵列外, 这种现象还广泛存在于径向板式换热器、催化反应器分布器、流化床多管式气流分布器、锅炉的送风管和集箱等设备中[5,6], 流量分布不均匀通常会影响这些设备运行的安全性和效率。对于各种流场, 有一个普适的公式, 即流量=K·undefined, 因而可从改变推动力和阻力特性的方法使流量均匀化。
4.1 合理设计集热器结构和尺寸
这是该领域大多数学者的研究方向, 从结构和尺寸设计上改善流量分布。通过对流量分布求解析解, 获得若干影响因素及其影响程度[8,9,10]。研究发现, 分流集管和汇流集管的面积比对流量分布影响较大, 为保证流量分布均匀, 应满足下式
undefined
式中 Cd、Cc——分流集管的静压减弱系数、汇流集管的静压恢复系数;
Ad、Ac——分流集管、汇流集管的水流面积。
对于Ca和Cc, 研究者们选取不同对象, 通过实验方法得出了许多结论。根据R.A.Bajura[11]所作的测试, Cd约在0.6～1.0之间, Cc位于-0.6～0.2之间, C主要取决于支管与集管的直径比和分叉处的连接状况, 如直角连接还是圆弧连接, 而与流量比关系不大。陈之航[12]考虑了集管的长径比、支管结构的影响, 依靠试验确定了锅炉中分流集箱的Cd在1.15～1.41间。王恩禄[13]给出了系数的解析解, 对1～12根支管, Cd的取值在1.00～1.35间, 7根支管的Cd=1.032;同时实验测得Cc值在-0.25～0.35间。McNown[14]通过在侧面焊有垂直短管的圆管上的实验, 显示静压分布系数与孔间距紧密相关, 间距越小, 静压分布系数越大, 孔径比Db/D对Cd和Cc也稍有影响。Acrivos[15]等人的实验结果也相同, 还指出在不同的支管几何形状和流体物性下, C值基本相同。Haerter[16]认为Db/D在0～3范围内变化, 对C基本没有影响, C主要与长径比 (L/D) 有关, 而与支管无关。
可见通常有undefined, 为使流量均匀分布, 应保证undefined略小于1。此外, 还可依据流量分布两端大, 中间小的特点, 设计不同的支管管径, 以改变支管沿程阻力系数。
4.2 限制集热器阵列规模
前面提过, 集热器并联而成的阵列, 其规模越大, 流量分布越不均匀, 所以需要尽量减少集热器片数, 缩小规模。在太阳能热水系统设计中, 为防止流量分布不均匀, 规定每组并联集热器的面积不超过30 m2, 若单片集热器面积为2 m2, 则每组不能超过16片, 为避免效率过度下降, 实际安装中往往不超过12片[11]。如果工程设计时集热总面积超过30 m2, 也可采取集热器串并联结合的方式, 只要控制并联的集热器片数即可。此外, 还可采取多级并联的方式, 比如将进水管设在集热器阵列的中间, 让水分别向左右两边流经其它集热器, 第一次并联分流由于左右两边管路的阻力系数相等, 总流量也应该相等, 这相当于将集热器阵列的规格缩小了一半。
4.3 改变管路的局部阻力特性
以上的措施均需要从设计时就考虑, 对现有的集热器阵列进行改造时不易实现, 而保持管路的沿程阻力不变, 仅改变管路中的局部阻力特性以保证流量均匀分布容易实现, 只需在集热器管路连接中引入局部阻力元件即可。重新设计管路局部阻力特性, 可使流量分布在理论上完全均匀, 在工程实践上基本均匀。然而引入额外的局部阻力会增加整个系统的阻力损失, 因此要均衡流量均匀化程度和阻力引入量, 使系统保持最经济高效的运行。
5 结论
(1) 自然循环的太阳能热水系统流量分布基本均匀, 不需要采取措施提高热效率;
(2) 强制循环的太阳能热水系统流量分布相当不均匀。需采取措施改善流量分布不均的情况, 可从合理设计集热器结构和尺寸、限制集热器阵列规模、改变集热器管路的局部阻力特性等方面入手, 其中改变集热器管路中的局部阻力特性容易实现, 在实际工程中有较好的应用前景, 有进一步研究的空间。
摘要：太阳能热水系统的流量分布不均匀严重影响其热效率, 为了改善流量分布, 提高效率, 简要分析了自然循环和强制循环的太阳能热水系统中流量分布情况及其成因, 论证了强制循环热水系统中流量分布不均匀现象普遍存在。针对该问题提出了几种使流量均匀化的措施, 其中改变集热器管路中的局部阻力特性最容易实现。
关键词：太阳能热水系统,并联管组,流量分布
参考文献
(1) J.P.Chiou.The Effect of Numuniform Fluid Flow Distribu-tion on The hermal Performance of Solar Collector (J) .Solar Energy, 1982, 29 (6) :487-502.
(2) 王兴安, 等.太阳热水系统等温流动特性的研究 (J) .太阳能学报, 1988, 9 (2) :119-126.
(3) X A Wang, L G Wu.Analysis and Performance of Flat-plate Solar Collector Arrays (J) .Solar Energy, 1990, 45 (2) :71-78.
(4) GB50364-2005, 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 (S) .
(5) Volker Weitbrecht, David Lehmann, Andreas Richter.FlowDistribution in Solar Collectors With Laminar Flow Conditions (J) .Solar Energy.2002, 73 (6) :433-441.
(6) 别玉, 胡明辅, 郑思铭.太阳能热水系统流量分布的一种分析计算方法 (J) .节能技术, 2006, 3 (2) :112-115.
(7) S.F Jones, N Lior.Flow distribution in manifolded solarcollector arrays with negligible buoyancy effects (J) .Solar Energy, 1994, 52 (5) :289-300.
(8) 赵镇南.集管系统压力与流量分布的研究 (Ⅰ) ——U型布置时的分析解 (J) .太阳能学报, 1999, 20 (4) :377-384.
(9) 赵镇南.集管系统压力与流量分布的研究 (Ⅱ) ——Z型布置时的分析解 (J) .太阳能学报, 2001, 22 (3) :363-366.
(10) 赵镇南.摩擦阻力对分流和汇流联箱流量特性影响 (J) .石油化工设备, 2001, 30 (5) :10-13.
太阳能资源分布 篇3
利用贵州省仅有的3个辐射观测站资料,比较了用日照百分率拟合与全国通用公式两种方法计算的总辐射的误差,结果表明:用日照百分率的计算方法,其月值和年值的平均相对误差的绝对值都小于10%,其效果明显优于用全国通用公式.在贵州省,太阳总辐射是随着海拔高度的.增加而增加,故选择日照百分率按照海拔高度来分别拟合月总辐射的方法,利用1971～的有关资料,计算了贵州省各地的总辐射,并分析了其空间分布特征.
作 者：胡家敏 吴战平陈中云 徐永灵 Hu Jiamin Wu Zhanping Chen Zhongyun Xu Yongling 作者单位：胡家敏,陈中云,徐永灵,Hu Jiamin,Chen Zhongyun,Xu Yongling(贵州省山地气候与资源重点实验室)
吴战平,Wu Zhanping(贵州省山地气候与资源重点实验室贵州省气候中心,贵阳,550002)
太阳能资源分布 篇4
关键词：太阳能,光伏发电,分布式,可行性研究
1概述
1.1太阳能是一种重要的可再生的清洁能源, 是取之不尽用之不竭的、无污染的、人类能够自由利用的能源。太阳每秒钟到达地面的能量高达50万k W, 假如把地球表面0.1%的太阳能转换为电能, 转变率为5%, 每年发电量可达5.6×1012k Wh, 相当于目前世界上能耗的40倍。
1.2太阳光能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术。太阳能光伏发电不仅可以部分替代石化燃料发电, 而且可以减少二氧化碳和有害气体的排放, 防止地球环境恶化, 因此发展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。
1.3分布式光伏发电特指采用光伏组件, 将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。按输送方式太阳能光伏发电分为独立光伏发电和并网光伏发电。
1.4独立光伏发电系统也叫离网光伏发电系统, 多用于边远无电地区农村、牧区、山区等无电场所或住宅、太阳能路灯和太阳能草地灯等。
1.5并网光伏发电代表了太阳能电源的发展方向, 是21世纪最具吸引力的能源利用技术。并网光伏发电系统的基本设备包括光伏电池组件、光伏方阵支架、配电柜、逆变器、供电系统监控和环境监测装置等。
1.6建筑物屋顶光伏发电具有十分广阔的前景。
2项目概况
2.1在内蒙古地区建设分布式屋顶太阳能光伏发电项目具有非常好的自然条件。内蒙古自治区东起东经126°04', 西至东经97°12', 横跨经度28°52', 东西直线距离2400km;南起北纬37°24', 北至北纬53°23', 纵占纬度15°59', 直线距离1700公里;全区总面积118.3万km2, 内蒙古日照充足, 太阳能资源非常丰富, 年平均日照3000~3200h, 接收太阳辐射量为140~160千卡/cm2年。内蒙古地区总的特点是春季气温骤升, 多大风天气, 夏季短促而炎热, 降水集中, 秋季气温剧降, 霜冻往往早来, 冬季漫长严寒, 多寒潮天气。年平均气温为0℃-8℃, 气温年差平均在34℃-36℃, 日差平均为12℃-16℃。
2.2 2010年内蒙古自治区常住人口为24706321人, 家庭8176128户, 平均每户2.82人。人均住房面积2011年底达到了30m2左右。内蒙古地区住宅以低层和多层居多, 户均屋顶资源丰富。
2.3本项目为3-5k W家庭屋顶并网发电系统, 系统拟建设在房屋屋顶上, 亦可安装在阳台或建筑外立面。每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100W (100~130W) 。
2.4光伏电站平均每千瓦投资1万元, 分布式光伏系统投资每千瓦1-1.5万元。
2.5优点:可再生能源, 能够改变人类的能源结构, 维持长远的可持续发展, 对推动节能减排具有重要意义;对环境影响甚微, 安全可靠, 没有噪声, 无污染排放外, 不会对空气和水产生污染;充分利用城市建筑屋顶资源, 降低建筑温升;安装架设十分方便, 规模可大可小, 稳定寿命长, 整个寿命期间几乎无需维护;能缓解白天用电高峰;带动相关产业发展。
2.6缺点:太阳能光伏发电成本虽然已显著降低, 但与常规能源发电相比, 光伏发电的经济性仍然较差, 目前光伏发电的成本是常规能源发电成本的3倍左右;获得的电能同昼夜、季节、阴晴等气象条件有关;投资回报率低;除自有屋顶外, 屋面利用需要协商过程。安装施工对居民有影响;不但需要清晰的政策, 更需要创造一个成熟的商业模式;尚需逐步建立健全运行管理规章制度。在电网企业的指导、配合、参与下运行维护, 保障项目安全可靠运行。
3市场与政策
3.1市场
3.1.1光伏产品供应供大于求。我国光伏组件产量自2007年以来, 连续5年位居世界第一。我国大陆地区光伏电池产量达1000万k W, 占全球市场份额50%以上。
3.1.2技术和质量位居世界前列。
3.1.3 2011年, 我国光伏组件产量是当年新增安装容量的10倍, 90%的光伏组件需要销往国外。
3.1.4光伏电池组件价格下降到每瓦7~8元。
3.2政策
3.2.1国家连续出台政策支持分布式光伏发电发展。
3.2.2“十二五”时期, 全国分布式太阳能发电系统总装机容量达到1000万k W以上。在有条件的城镇公共设施、商业建筑及产业园区的建筑屋顶安装光伏发电系统, 鼓励个人等作为项目单位, 投资建设和经营分布式光伏发电项目。
3.2.3以35千伏及以下电压等级接入电网的分布式光伏发电项目, 由地级市或县级电网企业按照简化程序办理相关并网手续, 并提供并网咨询、电能表安装、并网调试及验收等服务, 按月转付国家补贴资金, 按月结算余电上网电量电费。
3.2.4对个人利用自有住宅及在住宅区域内建设的分布式光伏发电项目, 由当地电网企业直接登记并集中向当地能源主管部门备案。
3.2.5以城市或县为单位设立并公布接受分布式发电投资人申报的地点及联系方式, 提高服务效率, 保证无障碍接入。
3.2.6免除发电业务许可、规划选址、土地预审、水土保持、环境影响评价、节能评估及社会风险评估等支持性文件。
3.2.7三类资源区标杆上网电价分别为每千瓦时0.9元, 0.95元和1元。同时对分布式光伏发电实行按照发电量补贴, 标准为每千瓦时0.42元。期限原则上为20年。内蒙古除赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔以外地区0.9元, 赤峰、通辽、兴安盟、呼伦贝尔0.95元。
4技术方案
4.1供电技术条件
工作电压:单相AC220V, 50Hz;发送电方式:太阳能光伏并网发电;阵列容量:4k W;逆变器额定功率:4k W。
年发电量估算为6000k Wh。可以全部上网、全部自用或自发自用余电上网。本方案选择自发自用余电上网, 用户不足电量由电网提供。
4.2系统配置方案
光伏组件4k W;并网逆变器一台, 4k W;交流配电箱一台, 4k W (含电能计量表、通讯模块) ;电缆。
4.3安装
4.3.1组件安装位置:屋顶安装;墙面安装。
4.3.2组件安装方式:在原有建筑防水层上建设土建工程 (如水平的屋顶场地) , 用来固定光伏支架;在既有建筑物表面打孔固定光伏支架, 需采取有效措施进行二次防水处理。
5投资估算
装机投资5.58万元;单位装机成本13950元/k W。
6财务分析
6.1收入
年等效满负荷发电时间按1500h计算;年发电量4k W×1500h=6000k Wh, 每月500k Wh。
6.1.1电价
自用部分按自治区东部居民阶梯电价每月0-170度0.50元, 171-260度0.55元。平均按每月自用电200度, 每度电0.51元计算, 月节约电费102元。
剩余300度并网销售, 按上网电价每千瓦时0.9元, 发电量补贴每千瓦时0.42元计算, 月销售收入396元。
6.1.2月收入为102+396=498元, 年收入为5976元。
6.2成本费用
6.2.1装机成本55800元, 全部形成固定资产。
6.2.2年运营费用:费率按装机成本的2%计算, 为1116元。
6.2.3折旧年限15年, 平均折旧率6.67%, 年折旧费为3722元。
6.2.4年成本费用总额为1116+3722=4838元。
6.3现金流量
第一年现金流出55800+1116=56916元, 现金流入5976元。从第二年开始至第二十年, 每年现金流出1116元, 流入5976元。
6.4财务评价指标
6.4.1投资回收期 (Pt) 为12年。
6.4.2投资收益率为2.04%。 (年收入5976-年成本费用4838) /总投资55800。
6.4.3内部收益率 (IRR) 为6%, 按经营期20年计算。
6.5财务评价
项目财务可行。但投资回收期较长, 投资收益率低, 内部收益率高于5年以上存款基准利率 (4.75%) , 但低于同期贷款基准利率 (6.55%) 。
7经济社会效益评价
太阳能是清洁能源, 该项目社会效益及环境效益显著;费用效能比:1k Wh电能0.803元;每户每年可节省标煤2010kg, 减排二氧化碳约5266kg (按我国火电1k Wh电能平均煤耗335克, 工业锅炉燃烧1g标煤, 产生二氧化碳2.620g计算) ;同时减少排灰排渣, 减少二氧化硫、可吸入颗粒物排放, 促进治污降霾。
8风险分析
技术成熟可靠, 技术风险低;投资少, 供电稳定可靠, 投资风险小;市场前景主要取决于政府补贴政策, 政策风险高。
9结论及建议
9.1项目财务可行, 经济社会效益显著, 建议有条件的投资建设。
9.2项目投资效益主要依靠价格补贴, 建议稳定补贴政策, 适当增加补贴额度。
参考文献
太阳能资源分布 篇5
从钻木取火到蒸汽机动力, 从煤炭石油到水利火力发电, 人类社会的科学发展史就是人类对能源利用的发展史。然后, 随着人口的增长, 社会科学的急速发展, 能源短缺问题已经成为限制人类进一步发展的绊脚石。据资料显示, 目前全世界石油可开采量不足39年, 煤炭和天然气的可开采量也已经分别到达61年和221年的警戒线[1]。
为了解决能源需求增长与传统不可再生能源开采量局限的问题, 以太阳能、风能、潮汐能为代表的清洁的可再生能源逐渐进入人们的视野。在各国科研人员的着力研究下, 目前以可再生能源为核心的各种分布式只能发电系统已经开始逐步取代传统的火电等高耗能电力系统。为了再未来新一代只能电网的竞争中迎头赶上, 缩小与国外先进技术的差距, 大力开展新能源分布式智能发电系统的研究已经成为我国的当务之急, 并且具有重要的战略意义和现实意义。
2 太阳能发电系统研究现状
太阳能光伏发电系统的核心是太阳能光伏电池组。单体太阳能光伏电池组产生的电压电流较小, 实际使用中一般将相同规格的电池组串联并联组合, 以得到期望的运行电压电流, 在电池组后级辅以直流整流变换电路, 实现最大功率跟踪 (MPPT) 。
目前, 主流的太阳能光伏发电系统有并网和分布式 (独立运行) 两种模式, 其中并网模式是未来发展的主流, 但是由于太阳能受环境、温度、气压等多种物理参数影响, 其发出电能的相位和品质在现阶段难以有效控制, 盲目并网对主电网在大多数情况下弊大于利, 因此, 目前得意充分商业化运用的多为分布式太阳能发电系统。
在分布式太阳能发电系统中, 由于太阳能在时间和空间上的分布性和不确定性, 必须要引入储能装置来匹配太阳能和负载之间的功率。其中, 蓄电池作为一种储能密度高, 运行稳定的储能装置, 已经在工业中被广泛使用。
同时, 为了实现系统MPPT控制, 在太阳能发电系统中, 都会加入DC/DC电路进行电压控制。其中, 双向DC/DC有着优异的双向电流运行能力, 并且节省了功率开关管数量, 减少了系统故障的可能性, 与此同时减少了系统损耗, 提高了系统效率, 是未来系统构架中的不二选择。
3 基于功率反馈法控制的的太阳能分布式发电系统
太阳能发电系统MPPT控制的本质, 是在不同日照强度、环境温度下, 根据太阳能电池组的P-V特性曲线, 将太阳能电池组的输出电压调节至最佳值, 使其对应输出最大功率, 主要有以下几种。
1) 定电压跟踪法, 此方法将P-V曲线拟合成近似直线, 从而将电池组输出电压控制为恒值, 控制策略简单, 但是运行效率稍低, 系统资源浪费较多。
2) 扰动观察法, 此方法将持续的增大或者减小电池组使出电压给定值, 观察后级输出功率, 从而找到最大功率输出点, 但是系统在对大功率点附近存在抖动问题, 影响系统稳定性。
3) 功率反馈法, 此方法将系统系统不同环境下的最大P-V坐标点拟合成一条曲线, 让系统根据该条曲线跟踪控制, 即可实现MPPT, 此方法结合和定电压控制与扰动观察法的优点, 动态性能速度快, 系统太阳能电能转化率高, 是目前主流的控制策略之一。
本文构架的基于功率反馈法的太阳能分布式发电系统架构如图1所示。太阳能电池板后级直接构成直流母线, 所有直流、交流负载与储能装置均通过各级变换器直接挂接于直流母线上。其中, 蓄电池通过双向Buck/Boost电路实现与直流母线的能量交换。
系统的MPPT基本控制策略为直流母线电压与蓄电池冲放电电流的双闭环PI控制。外环为直流母线电压闭环, 根据检测到的直流母线电压, 对照拟合的系统最大P-V坐标点曲线, 可以得出当前直流母线电压下的期望输出功率P*, 将其与系统实际输出功率Po通过比较器输出, 再经过PI调节, 即可得到系统期望的蓄电池充放电电流, 当PI调节器输出正值, 说明系统期望蓄电池放电, 补充太阳能电池组对于系统负载的欠功率, 当PI调节器输出负值, 说明系统期望蓄电池充电, 吸收太阳能电池组对于系统负载的过功率。根据前级PI调节器的输出值, 再进行蓄电池电流的二级PI闭环调节, 让蓄电池充放电电流跟踪给定值, 即可实现系统的MPPT控制。
4 结语
本文在基于太阳能分布式智能发电系统研究现状的基础上, 介绍了集中典型的MPPT控制策略, 最后根据所搭建太阳能分布式发电系统的运行特性, 选择了功率反馈法作为系统控制策略, 从理论角度说明了该控制策略与系统的匹配性与可行性, 验证了整个太阳能分布式只能发电系统的可行性, 下一步还需要考虑蓄电池充电电流优化控制等方面的技术, 以提高蓄电池组的使用寿命, 增加系统的稳定性。
摘要：本文首先介绍了太阳能分布式智能发电系统的研究现状, 然后介绍了一种典型的太阳能分布式只能发电系统构架, 并阐述了一种基于功率反馈法进行MPPT的系统控制策略, 证明了功率反馈法在太阳能分布式智能发电系统当中的运用。
关键词：MPPT,功率反馈法
参考文献
[1]罗咏.双向DC_DC变换器及电池能量管理系统研究[D].武汉:华中科技大学, 2013.
太阳能资源分布 篇6
关键词：分布式太阳能光伏发电,高速公路服务区,应用
我国高速公路是全国物流以及客运的主要途径, 在人们的日常生活中发挥着不可忽视的作用, 并且随着近年来我国客流量的不断加大, 使得我国高速公路的新增里程又有了增长, 而在高速公路不断发展的过程中, 服务区的建设也逐渐成为了人们关注的重点, 因为在高速公路上修建服务区, 不仅可以给通行人员提供服务, 同时对高速公路上行驶的车辆安全, 确保运输车辆的工作效率, 缓解驾驶员的疲劳等等也有着非常重要的作用。因此, 服务区的修建与使用受到了越来越多的关注。其中, 对于高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏电是当前人们关注的焦点, 所以文章将对其做更深入的讨论。
1 应用分布式太阳能光伏发电的原因
首先就是为了积极响应我国节能减排的新型政策, 充分展现出交通部门对保护环境这一号召的重视程度, 进而有效推动可再生资源的健康发展, 展现出绿色通行的理念, 在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电是使用绿色能源的一种重要体现。其次, 在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电, 还可以满足服务区运行的需要, 也是当前集约化土地资源, 提升我国土地面积经济输出价值的重要途径;同时还对能源结构的优化、确保能源的安全、生态环境的改善以及转变用能方法等等都有重要的意义, 不仅能够大大降低企业的用能成本, 还能节约资源, 达到减排指标的目的。因此, 在在高速公路服务区中应用分布式太阳能光伏发电成为了必然[2]。
2 分布式光伏发电在高速公路服务区的应用
2.1 项目简介
下面我们就京石高速公路整修扩建工程为例, 讲述一下该高速公路上服务区发电、用电的情况:京石高速河北段里程为285km, 其中可使用的服务区有14 个, 途经涿州、保定以及石家庄等地区。而这些途经的地区平均日照的时间能够超过2000 个小时。为此, 工作人员在服务区内通过安装的光伏逆变器, 将光伏所发出的电力资源, 直接转化成了电力提供给负载来使用, 如果有不够的电力也会及时地通过市电来填补。
2.2 设计安装标准
2.2.1 安全标准。在进行安全设计时, 该系统设计了防雷击保护, 外部接线时确保没有任何金属是裸露在外的, 该系统在进行安装维修以及拆除零部件的时候, 会确保开关可以切断全部的电源, 进而防止工作人员是带电进行的操作, 同时将太阳能电池的支架风力系数设置成30m/s。
2.2.2 可靠标准。分布式太阳能光伏发电系统的设计技术已经成熟, 应用的产品也是目前国际上最为先进的。例如接线箱、逆变器以及电缆导线等等, 而设备容量的安全系数为120%。
2.2.3 高效标准。工作人员根据光伏发电系统的组成特点以及用户使用的实际情况, 在设计系统的时候, 考虑了系统工作的实际效率, 特别是提升了该系统的轻载效率。
2.2.4 无遮挡标准。为了提升光伏阵列中能量的输出, 全部的太阳能电池组件全部都是在阳光下进行普照, 进而确保能够获得最强的太阳辐射。需要注意的是太阳能电池组件太多, 所以在设计时为了避免它们互相遮光, 或者是被屋顶四角的阴影以及树木遮住, 工作人员也进行了相应的调整, 确保了全部电池组件都能获得光照, 进而输出最大的能量。
3 项目设计
3.1 设计成分布式, 能够降低损耗, 提升使用的效率
分布式太阳能光伏发电, 就是遵循就近发电, 就近转换以及就近使用的原则, 不仅可以大大提升同等规模光伏电站可以发出的电量, 也可以有效解决电力在升压以及远距离运输过程中所带来的损耗, 进而提升发电的使用效率[3]。
3.2 就近并网, 真正实现无污染、零排放
与我们知道的太阳能路灯不一样, 在高速公路服务区内使用的光伏发电方式, 有一个优点, 也就是它完全不会用到蓄电池。光伏发电系统会和普通的电网相连, 然后一起来承担供电的责任。当有太阳光照射的时候, 逆变器会把光伏系统中能够发出的直流电直接转换为交流电, 然后传给负载使用, 如果会剩余一些电能则会通过国电收购上网。在没有太阳光照射时, 负载所用的电量则会由电网直接供给。进而真正达到零排放、无污染。大家都知道, 铅酸蓄电池不管是在进行生产制造时, 还是在对其进行储存或者是回收时, 其都会存在一些高污染与高耗能, 这种电池制作的原料当中, 原料铅是最大的污染源。铅酸蓄电池中含有的主要污染物有Pb与Pb O粉尘以及酸雾、废酸等等。除此之外, 铅中毒与强酸碱也会给我们人体的健康带来较大的伤害, 严重的情况下会直接诱发人体出现多种致命的病症。因此, 减少使用蓄电池的数量, 就能够降低对生态环境的破坏。
3.3 配备太阳能充电的停车棚
近年来, 随着科学技术的不断发展, 逐渐兴起了一种新型的汽车, 也就是新能源汽车, 并且这种汽车也得到了不断的推广与使用, 这种汽车存在一个缺点, 也就是其电池的实际续航能力, 成为购买此车的一大障碍。但是为了积极响应过我国节能减排的号召, 高速公路服务区内应当配合这种新兴的汽车, 做好该汽车配套设施基础的建设。工作人员可以在汽车停车棚利用光伏进行发电的时候, 再加设安装能够供给新能源汽车进行及时充电使用的充电桩, 当然也是充分利用太阳能研发的清洁电力的充电方式, 使其可以成为真正的绿色环保车, 确保这种汽车能够无忧畅行[1]。
3.4 增设环保多媒体宣传, 进而提升大众保护环境的使命感以及责任感
为了进一步推广宣传绿色环保的知识, 进而引导大众改变生产方式与改变生活方式, 实行低碳节能环保的绿色新生活。工作人员应该在稍大型一些的服务区设置了绿色生活, 绿色家园的宣传主题。把高速公路服务区中, 多项绿色环保设备、设施及应用的理念, 通过沙盘模型、声光电等形式, 全方位的展示给大众。在主控室的信息板, 还可以设置监测到服务区光伏发电设备各处的发电效率、运行状态与使用情况, 让这些信息清晰展现, 培养大众自觉的去保护环境、愿意低碳出行的意识。
4 结束语
通过上述文章内容我们可以看出, 分布式太阳能光伏发电在高速公路服务区中的应用, 不仅能够积极地响应我国绿色环保的发展理念, 同时也能够大大地节约用电成本。因此, 是一项非常有发展前景的建设, 应该得到高速公路相关部门的重视。同时, 在高速公路服务区中应用分布式太阳能发电的时候, 还应当注意一些设计以及安装的标准, 加强对社会大众的正确引导, 这样才能够有效地提升分布式太阳能光伏发电输出的效率, 同时也能够更好地为在高速公路上行驶的驾驶人员提供方便, 也能够有效促进我国社会经济的发展。
参考文献
[1]周同文, 杨欣, 韩浩.浅谈分布式太阳能光伏发电在高速公路服务区中的应用[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2015, 1:211-213.
[2]殷蔚明, 康蕾, 王会敏, 等.高速公路服务区分布式太阳能并网电站的设计[J].中国交通信息化, 2015, 4:115-119.