發(fā)布時間：2020-07-31 13:33

【摘要】：隨著國家一系列配套政策的出臺,光伏產業(yè)迎來了新的發(fā)展浪潮,開發(fā)利用太陽能資源是我國加快經濟轉型和應對氣候變化、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。光伏系統(tǒng)設計以及發(fā)電功率預報等一系列工作都對太陽能資源分布及其相關氣象數(shù)據(jù)資料有迫切需求,而我國的光伏資源評估與應用尚處于起步和發(fā)展階段,理論和實踐研究都有待進一步深入。論文以京滬漢地區(qū)光伏資源分析建模與評估為題,首先利用中國氣象局輻射觀測資料,根據(jù)相關光伏資源評估標準,對我國多時空太陽輻射資源進行詳細評估,并分析不同地區(qū)產生差異化的原因。針對水平面直散分離機理,考慮近年來大氣污染加重,大氣氣溶膠和顆粒物增加,在清晰度指數(shù)、日照百分率的基礎上,引入PM2.5作為自變量,建立多種直散分離模型,結合總云量、降水及能見度數(shù)據(jù),將天氣劃分為晴天、多云、陰天和雨天4種類型,進行不同天氣類型下各模型預測誤差分析。同時根據(jù)因子診斷和頻譜分析結果提出日、月、季等多時間尺度下多種計及PM2.5的直散分離模型,并與實測值進行對比分析。接著在收集京滬漢三地垂直墻面太陽輻射實測數(shù)據(jù)基礎上,利用4種模型:LiuJordan同性模型、Hay異性模型、Reindl異性模型及K+T模型,對垂直墻面太陽輻射值進行預測,并對三地四種模型預測結果進行對比分析,結合天氣類型、云量和PM2.5對各模型進行誤差分析。在此基礎上,計算北京地區(qū)固定式傾角、單跟蹤和雙跟蹤光伏系統(tǒng)傾斜面輻射值,結合北京地區(qū)實測輻射數(shù)據(jù),詳細分析了不同安裝方式對光伏表面吸收太陽輻射的影響。對于武漢地區(qū)光伏最佳傾角問題,利用各向同性及各向異性斜面輻射模型,進行理論計算,再通過湖北省氣象局多傾角光伏組件觀測試驗系統(tǒng)進行驗證,對影響實際工況下光伏電站的最佳傾角要素進行分析與探討,并給出多時間尺度下的最佳傾角。并結合太陽輻射評估結果,給出四種斜面輻射模型下的全國多地區(qū)最佳傾角。最后,對全文研究內容進行了總結,得出相應結論,并對下步研究計劃進行介紹。
【學位授予單位】：上海電力學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TK511
【圖文】：

全國太陽能資源評估53.412MJ （/m ia），1996 年到 2009 年增長速率為 11.032MJ （/m ia），2010 年到 2014 變化速率為 92.832MJ （/m ia）。我國太陽總輻射的變化和全球太陽輻射變化趨勢（1960-1990年呈明顯下降，之后略有回升[10]）基本保持一致。的影響太陽輻射的因子可以分為三類：天文因子、地理因子和氣象環(huán)境因子，對于特定的時間和地點，天文和地理因子是一定的，但是氣象環(huán)境因子則有很大的不確定性，氣象環(huán)境因子一般包括云、水汽和大氣污染等[10]。我國自改革開放開放以來，經濟技術發(fā)展迅速而工業(yè)是經濟社會發(fā)展的動力和引擎，導致大氣污染變重，霧霾、暴雨、臺風等極端天氣出現(xiàn)或增加是影響太陽總輻射增加的主要原因。

圖 2-4 15 個一級站點的年均總輻射15 個一級站點的直射比xR 如圖 2-5 所示。由圖可知，西藏拉薩地區(qū)直射比最高 0.68，太陽輻射形式以直接輻射主導，西川省成都市直射比最低僅為 0.25，太陽輻式以散射輻射較多；烏魯木齊、青海格爾木和內蒙古三地直射比也超過 0.6，直射 0.35~0.5 間的地區(qū)占絕大數(shù)�？梢园l(fā)現(xiàn)，直接輻射分布特征總體和太陽總輻射分布相似，即在某種程度上表現(xiàn)出“強處更強”的特點，因為直接輻射受太陽高度角、大明度、云量、海拔高度和地理緯度等因素影響。太陽高度角越大，光線通過的大氣少，輻射分布的面積越小,直接輻射越強；大氣透明度越好，太陽輻射被削弱得越接輻射越強，云層越厚，云量越多，則直接輻射被削弱的越強值越��；海拔高度越線穿過的大氣量越少，直接輻射到達地面的量就越多。0.40.60.8直 射直 0.6 0.5 0.35

被云層遮蔽越嚴重，對應的散射輻射也大，一般在晴朗無云的情況下，散射輻射的成分較小，而在陰雨天散射輻射的成分較大；大氣中氣溶膠含量高時，表明天空的渾濁程度加大，太陽輻射通過的路徑受到的阻擋嚴重，太陽散射輻射值也增大。圖 2-6 反映了我國 15 個一級站點的年均散射輻射值的變化。由圖可知，35 年來我國散射輻射具有明顯的“先降后升”的變化趨勢，其中 1990 年（包括當年）之前散射呈現(xiàn)下降趨勢，最高值為 1982 年的 25512MJ /m ，最低值為 1990 年的 22712MJ /m ，變化速率為 212MJ （/m ia）；1990 年之后年均散射輻射總體為上升變化規(guī)律，年變化速率為 10.752MJ /m 。文獻[10]、[77]和[78]中指出近幾十年我國的年均總云量為減少趨勢云量的減少散射輻射也應減少，但分析可知我國年均散射輻射卻上升，可能由于我國的城市化，導致大氣層中的人為氣溶膠含量迅速增加，進而影響散射輻射。1993 年散射輻射的變化明顯偏大，可能因為 1993 年中國氣象局對全國所有氣象站點使用的輻射觀測儀器進行了更新?lián)Q代，從之前的熱電型(康銅、錳鋼焊接)、感應面(普通黑漆)仿蘇式輻射儀，換成我國自主研制的熱電型(繞線型康銅鍍銅)、感應面(專用光學黑漆)全自動遙測輻射儀，相對誤差從 10 降低到了 0.5，引起太陽散射輻射測量的異常。

【參考文獻】

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本文編號：2776539