本文關(guān)鍵詞：甘肅太陽能氣候特征及河西太陽能利用研究

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【摘要】：太陽能作為一種取之不盡用之不竭的清潔能源,將是未來新能源開發(fā)利用的首選,可從根本上改變我國乃至全世界目前高污染的能源結(jié)構(gòu),具有廣闊的開發(fā)利用前景。如何估算和最大限度的利用太陽能,是合理開發(fā)利用太陽能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文利用甘肅省80個(gè)氣象站近30年的日照時(shí)數(shù)、日照百分率、氣溫、降水、相對濕度、陰天日數(shù)、總云量觀測資料,及6個(gè)輻射觀測站建站至2014年總輻射量資料,研究了甘肅省以上氣象條件和太陽輻射的時(shí)空分布特征；利用民勤氣象站和敦煌氣象站1963-1992年太陽總輻射量、水平面直接輻射量和水平面散射輻射量、及其它氣象條件的觀測數(shù)據(jù),采用Hay模型的16個(gè)相關(guān)計(jì)算公式、RETScreen軟件和PVsyst軟件方法,對位于兩地區(qū)已有一年發(fā)電量數(shù)據(jù)的兩座光伏發(fā)電站太陽能利用情況進(jìn)行研究。結(jié)果表明：(1)甘肅省總輻射量觀測站較少,平均年總輻射量敦煌氣象站最高,為6461.7MJ·m-2,其次為民勤氣象站6138.1MJ·m-2;蘭州氣象站和西峰氣象站總輻射量最低,為5043.4MJ·m-2 和 5069.3MJ·m-2;全省輻射量較高的月份為5、6月,最低值出現(xiàn)在12月。甘肅省日照時(shí)數(shù)和日照百分率空間分布呈從西北向東南遞減的趨勢,而降水量、平均相對濕度、陰天日數(shù)和總云量則呈相反的空間變化趨勢。全省氣溫分布受地勢影響較大,空間分布不均勻,表現(xiàn)為中部地區(qū)低,兩端區(qū)域高,西部地區(qū)偏低,東部地區(qū)偏高的特征。(2)三種方法計(jì)算的斜面總輻射量在4-8月份偏差較小,9～翌年3月份偏差較大。RETScreen軟件計(jì)算的9-12月斜面總輻射量較平均值偏小約2-6%,其它月份屬中等水平；PVsyst軟件計(jì)算的11-翌年2月斜面總輻射量較平均值偏小約1-8%；公式計(jì)算方法計(jì)算得到的10-翌年1月斜面總輻射量較平均值偏大約2-9%,三種方法計(jì)算各月斜面總輻射量略有差異,但全年斜面總輻射量基本接近,RETScreen軟件計(jì)算的1號(hào)光伏發(fā)電站(位于武威市境內(nèi))全年斜面總輻射量較平均值偏小1.68%,2號(hào)光伏發(fā)電站(位于瓜州縣境內(nèi))偏小0.62%；PVsyst軟件計(jì)算的1號(hào)光伏發(fā)電站全年斜面總輻射量較平均值偏小0.04%,2號(hào)光伏發(fā)電站偏小0.50%；公式計(jì)算得到的1號(hào)光伏發(fā)電站全年斜面總輻射量較平均值偏大1.72%,2號(hào)光伏發(fā)電站偏大1.12%。(3)1號(hào)光伏發(fā)電站固定支架組件對接收到的總輻射量轉(zhuǎn)化為電量的利用率為82.2%,可調(diào)組件接收到的總輻射量轉(zhuǎn)化為電量的利用率為81.9%,二者基本一致。三種方法按實(shí)際支架調(diào)節(jié)方案計(jì)算組件接收到的斜面總輻射量平均增加3.09%,而實(shí)際轉(zhuǎn)化為發(fā)電量的輻射量可調(diào)支架比固定支架增加了2.67%,略小于軟件計(jì)算值。2號(hào)光伏發(fā)電站固定支架組件對接收到的總輻射量轉(zhuǎn)化為電量的利用率為65.3%,低于1號(hào)光伏發(fā)電站轉(zhuǎn)化效率。以上分析表明本文使用的太陽能理論計(jì)算值與實(shí)際轉(zhuǎn)化值接近事實(shí),結(jié)果是可信的。(4)對兩座光伏發(fā)電站進(jìn)行年內(nèi)2-12次傾角調(diào)節(jié)試驗(yàn),結(jié)果表明不同軟件在同一調(diào)節(jié)傾角次數(shù)下的最優(yōu)方案雖有差異,但大體趨勢相同。對三種方法而言,當(dāng)年調(diào)節(jié)總次數(shù)增加時(shí),光伏組件接收到的斜面輻射量增加的趨勢一致。組件在全年調(diào)節(jié)兩次傾角后,會(huì)比全年固定傾角斜面輻射量增加394-462MJ.m-2,調(diào)節(jié)三次和四次后,斜面輻射量增加量在34-40MJ·m-2,之后斜面輻射量增加不顯著。本次建議光伏發(fā)電站可采取每年調(diào)節(jié)四次傾角為宜,但實(shí)際調(diào)節(jié)情況以光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)者參考決斷�？傊�,本文分析了河西地區(qū)兩座光伏發(fā)電站實(shí)際發(fā)電數(shù)據(jù)與理論計(jì)算值的差異,以及光伏組件在進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)各調(diào)節(jié)次數(shù)下接收到的斜面輻射量最優(yōu)方案,糾正了之前工程設(shè)計(jì)時(shí)多采用平均月份調(diào)節(jié)方案的設(shè)計(jì)方式,提升光伏發(fā)電站組件接收的斜面輻射量,從而提高光伏發(fā)電站發(fā)電量,可為充分開發(fā)利用甘肅省的太陽能資源提供科學(xué)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：太陽能利用 最佳傾角 RETScrcen PVsyst 光伏發(fā)電
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P422.1;TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究意義和目的9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 太陽能利用發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 對光伏組件傾角及斜面輻射量研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究內(nèi)容12-14
• 第二章 資料與研究方法14-18
• 2.1 研究資料14
• 2.2 研究方法14-18
• 第三章 甘肅省氣候空間分布特征18-36
• 3.1 甘肅省地理概況18
• 3.2 甘肅省氣候空間分布特征18-34
• 3.2.1 甘肅省太陽輻射氣候?qū)W特征19-21
• 3.2.2 日照時(shí)數(shù)和日照百分率分布特征21-26
• 3.2.3 氣溫分布特征26-27
• 3.2.4 降水量分布特征27-29
• 3.2.5 相對濕度分布特征29-31
• 3.2.6 陰天日數(shù)分布特征31-33
• 3.2.7 總云量分布特征33-34
• 3.3 本章小結(jié)34-36
• 第四章 三種方法計(jì)算的斜面太陽總輻射量結(jié)果分析36-59
• 4.1 RETScreen軟件計(jì)算結(jié)果36-43
• 4.1.1 RETScreen計(jì)算1號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析36-40
• 4.1.2 RETScreen計(jì)算2號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析40-43
• 4.2 PVsyst軟件計(jì)算結(jié)果43-49
• 4.2.1 PVsyst計(jì)算1號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析43-46
• 4.2.2 PVsyst計(jì)算2號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析46-49
• 4.3 公式計(jì)算方法計(jì)算結(jié)果49-55
• 4.3.1 公式計(jì)算方法計(jì)算1號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析49-52
• 4.3.2 公式計(jì)算2號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析52-55
• 4.4 三種方法計(jì)算結(jié)果對比55-57
• 4.4.1 1號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析55-56
• 4.4.2 2號(hào)光伏發(fā)電站結(jié)果分析56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 光伏發(fā)電站實(shí)際發(fā)電量與三種方法計(jì)算值的對比59-63
• 5.1 1號(hào)光伏發(fā)電站對比結(jié)果59-61
• 5.2 2號(hào)光伏發(fā)電站對比結(jié)果61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 第六章 傾角調(diào)節(jié)次數(shù)對全年斜面輻射量增加效果的分析63-92
• 6.1 全年調(diào)節(jié)二次-四次傾角優(yōu)化結(jié)果63-70
• 6.1.1 1號(hào)光伏發(fā)電站全年調(diào)節(jié)二-四次優(yōu)化方案63-67
• 6.1.2 2號(hào)光伏發(fā)電站全年調(diào)節(jié)二-四次優(yōu)化方案67-70
• 6.2 一年調(diào)節(jié)五次-十二次傾角優(yōu)化結(jié)果70-90
• 6.2.1 1號(hào)光伏發(fā)電站全年調(diào)節(jié)五-十二次優(yōu)化方案70-80
• 6.2.2 2號(hào)光伏發(fā)電站全年調(diào)節(jié)五-十二次優(yōu)化方案80-90
• 6.3 全年最優(yōu)調(diào)節(jié)方案分析90-91
• 6.4 本章小結(jié)91-92
• 第七章 總結(jié)與討論92-94
• 7.1 全文總結(jié)92-93
• 7.2 特色與創(chuàng)新點(diǎn)93
• 7.3 存在不足與下一步工作計(jì)劃93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果98-99
• 致謝99

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