光伏电站资源分析发电量计算与预期收益(完整版)

如果“倾斜面上总辐射量”以kWh/m2为单位，则： 峰值小时数与倾斜面上的辐射量数值相同，但物理意义不同，单位不同！
第19页
二、发电量计算
水平面总辐射量
峰值小时数 影响因素
光伏电站运行方式
项目场址的经纬度
第20页
二、发电量计算
第21页
二、发电量计算
2600
海拔1768m 海拔0m 海拔160m 海拔1100m
VS
卫星观测数据
为解决空间连续性问题提供
了可能，但卫星资料的精准度存在 不足； 对于地形复杂、大气环境局地 性较强、地面观测站稀少的地区而 言，采用卫星数据是较好的选择。
在站点稀少、地形复杂、大气环境
局地性强的地区适用性不强。
第14页
一、太阳能资源评价
地面观测数据 世界气象组织（WMO） 世界辐射数据中心（WRDC） 全球能量平衡档案（GEBA） 基准地表辐射观测网络（BSRN） 国际日照观测计划（IDMP） 卫星数据 NASA 全球气象数据库——Meteonorm 地表气象和太阳能（SSE）数据集 HelioClim数据集 欧洲日照及辐射数据库（Satel-Light） SOLEMI（solar energy mining）数据 再分析资料（ NCEP /ECMWF ） 中国太阳能资源数据
5月20日 多云
分析： 晴天---跟踪比固定发电效率提高20-40%； 多云---单双轴跟踪相差不多； 阴天---跟踪与固定差异不大。
第26页
二、发电量计算
跟踪式能大幅提高发电量，但较少采用的原因： 性价比。固定式支架5毛，约占总造价6%；跟踪式能占到20~30% 技术成熟度低，运行不稳定，尤其在风沙大的西部； 固定可调式
第16页
一、太阳能资源评价
基本气象参数
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 名称 年平均气温 极端最低气温 极端最高气温 平均风速 极大风速 大风日数 年平均降水量 年平均蒸发量 沙尘暴日数 扬沙日数 冰雹日数 雷暴日数 最大积雪深度 标准冻土深度 说明 1）温度造成系统效率的折减； 2）光伏组件串并联方案设计时，要考虑极端温度； 3）极端温度在电气设备的工作温度范围内。 基础设计时考虑风荷载
第10页
2、新立测光仪实测的辐射数据 1）数据时间短
我国有98个辐射观测站，其中有17个一级站。
一、太阳能资源评价
第11页
一、太阳能资源评价
气候学推算（ QX/T89-2008 ）
1）参考点（最近的辐射观测站）的太 阳能总辐射量观测资料 2）参考点（最近的辐射观测站）的日 照时数观测资料 3）项目场址的日照时数观测资料
第22页
二、发电量计算
美国凤凰城气象站提供的10年平均太阳辐射资料——王斯成提供
14.0 辐射量 (kWh/m2/ 天 ) 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 水平面 固定倾纬度角 单轴水平跟踪 双轴全跟踪
月份
第23页
二、发电量计算
第31页
二、发电量计算
L = W×H×η
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目
温度造成的年平均损失 光伏组件匹配造成的损失 灰尘/积雪造成的损失、遮挡造成的损失 不可利用的太阳能辐射损失等 直流线路造成的损失 逆变器直流~交流转换效率损失 箱式变压器升压效率损失 交流线路造成的损失 系统维修及故障造成的损失
Hale Waihona Puke Baidu30
2100 1800 1500
20 70
20
1200 900
9/44
80 90 100 110 120 130
第 9页
80
90
100
110
120
130
70
一、太阳能资源评价
太阳能资源数据来源 卫星数据 实测数据 推算数据 1、辐射观测站实测的辐射数据 1）数据时间长；2）准确性高 3）点比较少 3、已建光伏电站实测的辐射数据 1）点比较多 2）数据时间短； 3）准确性需要考证
20
80 90 100 110 120 130
0.25 0.20
70
80
90
100
110
120
130
50
直接辐射（kWh/m2）
50
日照时数（h）
1300
40
1200 1100 1000 900
40
3300 3000 2700 2400
1 9 7 8 ~ 2 0 0 7
30
800 700 600 500 400 300 200
第 7页
12
一、太阳能资源评价
影响太阳能资源的因素
天文因素 地理因素 气象环境因素
太阳常数（1367W/m2）、日地距离、太阳赤 纬角、太阳高度角、太阳方位角、时角 纬度、经度、海拔高度、地形、地表反射率 云量、气溶胶、水汽、臭氧、空气分子、沙 尘、雾霾
气象环境的差异是造成太阳能资源局地性差异的关键！
第25页
二、发电量计算
日期 5月19日 5月21日 5月22日 天气 晴 阴 晴 单轴 kWh 750.8 574.9 369.5 779.9 双轴 kWh 789.8 586.3 390 876 固定 kWh 603.4 485.3 352.9 617.1 单轴比固 定发电效 率提高 24.4% 18.4% 4.70% 26.4% 双轴比固 定发电效 率提高 30.9% 20.8% 10.5% 41.9%
7,790 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
7,800
倾斜面上的总辐射量（MJ/m2）
角度 36° 最佳倾角 差值
模型计算 PVSystem RETScreen 7680.93 7681.39 0.006% 7812.30 7815.60 0.042% 7790.72 7795.76 0.065%
CMA太阳辐射数据库1（实测数据）
按需使用； 实测优先； 数据质量评估； 多来源数据配合使用。
第15页
CWERA太阳能资源评估数据库2（气候学方法推算） CWERA太阳能资源评估数据库3（卫星数据） 中国太阳能资源详查数据库（筹建中）
一、太阳能资源评价
1）卫星数据（NASA、Meteonorm）——选址阶段 2）气象站实测数据——规划、项目建议书、可研 3）项目现场实测数据——可研、运行期、后评估
甘肃武威2009年5月19日当天的出力曲线——王斯成提供
第24页
1000
100 单轴（KWH） 双轴 固定
200
300
400
500
600
700
800
900
0
二、发电量计算
20 09 年 5月 19 20 日 09 年 5月 21 20 日 09 年 5月 23 20 日 09 年 5月 25 20 日 09 年 5月 27 20 日 09 年 5月 29 20 日 09 年 5月 31 日
卫星观测数据
卫星遥感观测数据考虑了各种气象环境因素（云量、臭氧、 气溶胶、水汽、地形）对辐射传输过程的影响后的结果
第13页
一、太阳能资源评价
气候学推算数据
经验模型使用方便，误差可以控制； 在地面观测较多、地形、环境条件单 一的地区，精度较高。 依赖地面观测，在空间连续性方面存 在明显的不足；
注：RD表示年直射比，计算RD时，首先计算水平面直接辐射和总辐射年辐 照量的多年平均值（一般取30年平均），然后求二者之比。
第 6页
一、太阳能资源评价
稳定程度：稳定度等级（即将发布新国标）
等级 很稳定 稳定 一般 欠稳定 等级符号 A B C D 分级阈值 Rw≥0.47 0.37≤ Rw <0.47 0.28≤ Rw <0.36 Rw<0.28
第27页
二、发电量计算
相对于最佳倾角： 三种角度（每年调节3次），可提高发电量6.2%； 15°和36°（每年调节1次），可提高发电量2.9%； 55°和36°（每年调节1次），可提高发电量1.6%；
第28页
二、发电量计算
Klein.S.A和Theilacker.J.K的 天空异向模型 固定式的“倾斜面上 辐射量“计算
光伏电站资源分析 发电量计算与预期收益
王淑娟
深圳 2014年6月
主要内容
1
太阳能资源评价 发电量计算 项目收益估算
2
4
第 1页
一、太阳能资源评价
第 2页
一、太阳能资源评价
第 3页
一、太阳能资源评价
太阳能资源评估：1）丰富程度； 2）稳定程度 丰富程度：以太阳总辐射的年总量为指标（QX/T89-2008）
考虑灰尘遮挡折减；清洗方案。 防雷设计 基础设计时考虑雪荷载；下沿离地高度 基础设计时考虑基础深度
第17页
二、发电量计算
第18页
二、发电量计算
L ——光伏电站年发电量；
发电量计算：L = W×H×η
W——光伏电站装机容量； H —— 年峰值小时数； η—— 光伏电站系统总效率；
峰值小时数
一般气象站观测数据为“水平面总辐射量”。 计算发电量时，要考虑“光伏组件上接收的总辐射量（倾斜面上的辐射量）” 峰值小时数 = 倾斜面上总辐射量/标准太阳辐射强度(1000W/m2)
利用太阳辐射和日照时数基本正相关； 只适用于计算月及以上时间尺度。
QM Q0 (a bS )
其中： QM——项目场址太阳总辐射月总量。 Q0——天文太阳总辐射月总量。 S——月日照百分率，无量纲数据； a、b——订正系数，无量纲数据。根据 项目场址和参考站点的观测资料推导。
第12页
一、太阳能资源评价
7,790
7,780
7,770
7,760
7,750 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
第30页
二、发电量计算
几点经验： 1）最佳倾角接近于当地纬度； 2）在最佳倾角附近，倾斜面上总辐射量相差很小。 3）RETScreen最早用于独立式，所以最佳倾角一般较高。 4）直射比较高时，倾角相对较大；散射比例高时，倾角相对较小。 若： K = 倾斜面上总辐射量/水平面上总辐射量 则： 纬度越低， K值越小； 纬度越高， K值越大。 因此，相同的水平面总辐射量，纬度较高地区的发电量更大。
注：Rw表示太阳总辐射稳定度，计算Rw时，首先计 算多年平均（一般取30年平均）的总辐射各月平均 日辐照量，然后求最小值与最大值之比。
月总辐射量日均值（MJ/m ）
2
Rw=0.373 23.64
25
20
15
8.82
10
5
右图：总辐射月总量日均值月际变化图
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
RETScreen（独立电站）
PVSystem
第29页
二、发电量计算
7,685
倾斜面上的总辐射量（MJ/m2）
7,680
倾斜面上的总辐射量（MJ/m2）
36 37 38 39 40 41
模型计算
7,675
7,815
7,810
7,805
7,670
7,800
7,665
7,795
7,660 32 33 34 35
2200
1800
1400
1000 水平固定 最佳倾角固定式 50° 水平单轴 40° 5°斜单轴 24°27′ 最佳倾角单轴 8° 双轴
不同纬度、海拔高度下测得不同运行方式下的峰值日照小时数
与最佳倾角的固定式安装相比，水平单轴跟踪的发电量提升了17%~30%，倾斜 5°单轴跟踪的发电量提升了21%~35%，双轴跟踪的发电量提升了35%~43%。
等级 最丰富带 很丰富带 较丰富带 一般带 资源 带号 I II III IV 年总辐射量 年总辐射量 日总辐射量 平均日辐射量 （MJ/ m2） （kWh/ m2） （MJ/ m2） （kWh/m2） ≥ 6300 5040 – 6300 3780 – 5040 < 3780 ≥ 1750 1400 – 1750 1050 – 1400 < 1050 ≥ 17.3 13.8 –17.3 10.4 – 13.8 < 10.4 ≥ 4.8 3.8 – 4.8 2.9 – 3.8 < 2.9
1 kWh/ m2 = 3.6 MJ/ m2 （国内气象站单位） （国际单位）
第 4页
一、太阳能资源评价
其中， 直接辐射量 太阳能发电主要靠“直接辐射” 直接辐射量/总辐射量=直射比 总辐射量 散射辐射量
反射辐射量
第 5页
一、太阳能资源评价
直射比等级（即将发布的新国标）
等级 很高 高 中 低 等级符号 A B C D 分级阈值 RD≥0.6 0.5≤ RD <0.6 0.35≤ RD <0.5 RD<0.35
第 8页
50
总辐射（kWh/m2）
一、资源情况介绍 一、资源情况介绍直射比
50
0.70
40
2000 1900 1800 1700
40
0.65 0.60 0.55 0.50
30
1600 1500 1400 1300 1200
30
0.45 0.40 0.35 0.30
20 70
1100 1000 900