中國(guó)太陽(yáng)能輻射數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)有待完善與發(fā)展
來(lái)源:PV-Tech | 0評(píng)論 | 15170查看 | 2014-06-06 13:37:00    
  2014年開(kāi)始,中國(guó)光伏電價(jià)補(bǔ)貼已經(jīng)不在全國(guó)統(tǒng)一電價(jià),而是根據(jù)太陽(yáng)能資源的優(yōu)劣劃分了三類地區(qū),這三類地區(qū)將分別獲得1、0.95、0.9元/千瓦時(shí)的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)( 表一)。太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)對(duì)于電站的項(xiàng)目選址、發(fā)電量預(yù)計(jì)有直接的關(guān)系,但光伏行業(yè)在這方面的積累還非常有限。

表一:各資源區(qū)的標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)(注:西藏自治區(qū)標(biāo)桿電價(jià)另行制定;電價(jià)單位:元/千瓦時(shí))

數(shù)據(jù)的來(lái)源

  2013年底國(guó)家能源局出臺(tái)了光伏電站暫行管理辦法,其中里面第12條明確規(guī)定項(xiàng)目開(kāi)發(fā)前期,必須要有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),或者有代表性的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。在一份提交給國(guó)家能圖一:NREL的SAM頁(yè)面源局的文件中 ,中國(guó)96個(gè)基準(zhǔn)站的10年平均水平面總輻射量統(tǒng)計(jì)表被作為附件遞交上去。這個(gè)遍及中國(guó)所有省、直轄市的數(shù)據(jù)表格給出了包括經(jīng)緯度、海拔、水平面年輻射量、傾斜面年輻射量以及等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)等諸多參數(shù)。這份保密級(jí)別的文件外界很難以看到,在新建項(xiàng)目中,要獲得有用的光資源數(shù)據(jù),要么從當(dāng)?shù)貧庀缶仲?gòu)買,要么免費(fèi)從NASA來(lái)查找。

  目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些機(jī)構(gòu)在做太陽(yáng)輻射的研究。美國(guó)航空航天局(NASA)通過(guò)對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)的反演,免費(fèi)為用戶提供分辨率為3—110公里的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)。NASA的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)成為中國(guó)光伏行業(yè)獲取太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)最主要的來(lái)源。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)中國(guó)專家代表林陽(yáng)認(rèn)為NASA的免費(fèi)公開(kāi)數(shù)據(jù)并不準(zhǔn)確,“我們對(duì)比過(guò)甘肅某地的數(shù)據(jù) ,NASA公開(kāi)數(shù)據(jù)給出的值是1600kW.h/m.a,但實(shí)際的數(shù)據(jù)是接近2000kW.h/m.a。NASA公開(kāi)數(shù)據(jù)有較大的誤差,特別是在陰、雨天氣較多的地區(qū)下誤差能達(dá)到25%。LDK工程公司副總經(jīng)理張雷也表示“NASA的數(shù)據(jù)很有名,但并不是一個(gè)可靠的來(lái)源?!?/span>

  美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)也在研究跟太陽(yáng)能發(fā)電相關(guān)的光資源數(shù)據(jù),他們用的也是NASA數(shù)據(jù),但是其分辨率是3—40公里的資源數(shù)據(jù),在其推出的SY STEMADVISOR  MODEL(sam.nrel.gov)免費(fèi)設(shè)計(jì)軟件中,給出了更為準(zhǔn)確的光資源數(shù)據(jù)?!霸谥袊?guó)范圍內(nèi),SAM會(huì)免費(fèi)向使用者提供其IP位置方圓五公里的資源數(shù)據(jù),超過(guò)這個(gè)范圍的數(shù)據(jù)沒(méi)法下載,但是可以向NREL發(fā)郵件索要項(xiàng)目所在地的數(shù)據(jù)。”林陽(yáng)曾經(jīng)收到了NREL回復(fù)郵件并得到了想要的數(shù)據(jù),“這個(gè)軟件主要針對(duì)美國(guó)光伏市場(chǎng)的需求?!绷株?yáng)表示,光資源數(shù)據(jù)來(lái)源還是比較多的,“我曾經(jīng)用過(guò)MeteoTest瑞士公司開(kāi)發(fā)的Meteonorm軟件,還有人用法國(guó)美迪公司的Meteo Dyn Solar工具的數(shù)據(jù)。一些國(guó)內(nèi)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)在近幾年也將會(huì)推出一系列免費(fèi)的全國(guó)光資源數(shù)據(jù)源?!?/span>

圖一:NREL的SAM頁(yè)面

  中國(guó)面積廣大,全國(guó)各地區(qū)光資源及太陽(yáng)輻射資源有較大差異,根據(jù)國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能評(píng)估中心劃分標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)太陽(yáng)能資源地區(qū)被劃分為四類(見(jiàn)表二)。

  中國(guó)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的積累也擁有了自己的光資源數(shù)據(jù)。中國(guó)從 1953年開(kāi)始測(cè)量太陽(yáng)輻射,目前有2300個(gè)氣象站和310座氣象臺(tái)。其中122個(gè)基準(zhǔn)氣象臺(tái)中擁有10年以上數(shù)據(jù)的氣象臺(tái)只有96個(gè)。中國(guó)氣象局是這些數(shù)據(jù)的所有者。國(guó)家氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源中心(以下簡(jiǎn)稱風(fēng)太中心)研究員趙東表示,中國(guó)氣象局有兩套相關(guān)的數(shù)據(jù),核心是全國(guó)96個(gè)基站的觀測(cè)數(shù)據(jù)。其中一套來(lái)自氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù),通過(guò)官方理論模型,考慮到經(jīng)緯度、海拔等一系列參數(shù)計(jì)算出來(lái),然后再對(duì)比96個(gè)基站的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)而得出;另一套數(shù)據(jù)來(lái)自全國(guó)2000多個(gè)氣象站點(diǎn)的日照時(shí)數(shù)等數(shù)據(jù)與96個(gè)氣象臺(tái)數(shù)據(jù)的綜合結(jié)果。風(fēng)太中心目前為光伏行業(yè)提供電站太陽(yáng)能資源評(píng)估和太陽(yáng)能發(fā)電專業(yè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的服務(wù)。

表二:中國(guó)太陽(yáng)能資源等級(jí)劃分,QX/T 89-2008太陽(yáng)能資源評(píng)估方法

圖二:1978—2007年全國(guó)平均直接輻射總量(來(lái)源:國(guó)家氣象局)

  神華集團(tuán)下屬的國(guó)華能源投資有限公司是中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源評(píng)估中心的長(zhǎng)期客戶,張華(匿名)向記者表示 ,“我們?cè)谧銮捌谶x址的時(shí)候要用到光資源數(shù)據(jù),一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)要十五萬(wàn)左右。”對(duì)于氣象局的數(shù)據(jù)收費(fèi),張雷也表示不 滿,“希望國(guó)家氣象局能把數(shù)據(jù)免費(fèi)向電站投資者開(kāi)放。我們進(jìn)行投資就會(huì)產(chǎn)生稅收,而稅收支撐了國(guó)家政府的運(yùn)行?,F(xiàn)在氣象局把這些數(shù)據(jù)拿來(lái)賣錢,對(duì)整體的光伏行業(yè)是不利的?!痹谟浾卟稍L的大部分電站開(kāi)發(fā)商中,在前期項(xiàng)目開(kāi)始就從氣象局購(gòu)買數(shù)據(jù)的并不多,一些開(kāi)發(fā)商會(huì)通過(guò)關(guān)系從已有數(shù)據(jù)者那里獲取,更多的是去找類似NASA的免費(fèi)數(shù)據(jù)。張雷曾經(jīng)通過(guò)一個(gè)名為中國(guó)氣象資源共享網(wǎng)的網(wǎng)站獲取免費(fèi)的氣息數(shù)據(jù),“但后來(lái)氣象局把這個(gè)網(wǎng)站關(guān)閉了?!笔聦?shí)上,即使購(gòu)買了氣象局的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)并非完全準(zhǔn)確。張華表示,一方面每年的光資源會(huì)因?yàn)樘鞖庾兓煌?,另一方面“不知道什么原因,東部地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)總是偏低。”

圖三:美國(guó)專業(yè)資源評(píng)估公司3 Tier的數(shù)據(jù),基于衛(wèi)星氣象數(shù)據(jù)以及專業(yè)模型推算,分辨率精確到3km。

  記者在西部多個(gè)地區(qū)發(fā)現(xiàn),同一地區(qū)的不同電站其組件傾角最大超別超過(guò)5度。趙東解釋道,“可靠的光資源數(shù)據(jù)是非常必要的。最直接的影響是電站設(shè)計(jì)中傾角的計(jì)算,目前主要的計(jì)算方法都沒(méi) 有問(wèn)題,差異來(lái)自于光資源數(shù)據(jù)。”目前中國(guó)有98個(gè)氣象臺(tái)站監(jiān)測(cè)總輻射量數(shù)據(jù),17個(gè)臺(tái)站擁有直接輻射數(shù)據(jù),而光伏傾角計(jì)算更多依賴直射輻射數(shù)據(jù),“即使同樣總輻射量級(jí)的光資源地區(qū),有的地方直射輻射分量多,有的地方散射輻射分量多,后者地區(qū)組件更傾向于平放,而前者組件跟蹤太陽(yáng)更合適。”趙東補(bǔ)充到,“最佳傾角計(jì)算除了考慮輻射,還要考慮當(dāng)?shù)氐臏囟群惋L(fēng)速等諸多因素?!?/div>

站內(nèi)的氣象儀
  目前大部分光伏電站在站內(nèi)安裝了氣象儀,但目前大多數(shù)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集并不完備。MEMC在中國(guó)投資的第一個(gè)電站——敦煌迪盛正在收集傾角輻射,其項(xiàng)目經(jīng)理喬利軍表示,“傾角輻射數(shù)據(jù)比水平數(shù)據(jù)能更好的反應(yīng)電站發(fā)電量和運(yùn)行狀況?!痹趶埨卓磥?lái),完備的氣象儀至少要有四塊太陽(yáng)輻射表,分別測(cè)量總輻射值、散射輻射值、傾角輻射值以及直射光數(shù)據(jù),其中直射輻射的高精度跟蹤器要占據(jù)較高的成本,有的電站為了節(jié)約這方面的預(yù)算,直射輻射量就直接用總輻射量減去散射輻射量,這種做法并不完善?!皽y(cè)光數(shù)據(jù)是為了光功率預(yù)測(cè)服務(wù)的,要做光功率預(yù)測(cè)需要以這四塊表的測(cè)試值為依據(jù)?!敝袊?guó)光伏專家王斯成在考察了西部電站后發(fā)現(xiàn),一些電站并沒(méi)有安裝傾角輻射表,但這些電站運(yùn)維人員會(huì)通過(guò)軟件經(jīng)過(guò)對(duì)水平輻射值的計(jì)算得到需要的數(shù)據(jù)。

  中廣核敦煌特許權(quán)電站在站內(nèi)架設(shè)的太陽(yáng)輻射監(jiān)測(cè)儀記錄了去年一年的數(shù)據(jù),但由于儀器的問(wèn)題并沒(méi)有得到全年的所有數(shù)據(jù)。但根據(jù)其中8個(gè)月的數(shù)據(jù)來(lái)看(見(jiàn)表三),實(shí)測(cè)輻照量與NASA數(shù)據(jù)和可行 性研究的數(shù)據(jù)最大參考誤差超過(guò)30%。趙東認(rèn)為這種誤差存在很正常,“每年的天氣狀況都不相同,所以需要多年的數(shù)據(jù)積累。”而氣象儀的質(zhì)量是也是造成數(shù)據(jù)差異的原因之一 。在中廣核敦煌特許權(quán) 項(xiàng)目運(yùn)維記錄中,氣象儀(型號(hào)WAMS620-SP)頻繁出現(xiàn)問(wèn)題,如氣象數(shù)據(jù)不穩(wěn)定,數(shù)據(jù)很少會(huì)傳輸監(jiān)控后臺(tái),氣象儀數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等。根據(jù)趙東的經(jīng)驗(yàn),氣象儀的質(zhì)量是一方面,即使好的氣象儀,其中每塊輻射表還需要在當(dāng)?shù)?
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