光伏電站設計時為什么要重視基本氣象要素

開展光伏項目必須重視太陽能資源數(shù)據(jù)，已經(jīng)是業(yè)內(nèi)的共識；然而，很多人卻忽視了“基本氣象要素”這一項。 　　一、基本氣象要素都包含哪些 　　那“基本氣象要素”都包含哪些項目呢？根據(jù)行業(yè)標準，主要包含以下五類項目。 　　1、溫度 　　一般至少包含三項：多年極端最高氣溫、多年極端最低氣溫、多年平均氣溫；好一點的氣象站，還能收集到：多年晝間極端最低氣溫、多年夜間極端最高氣溫。 　　2、風速 　　一般包含三項：多年平均風速、多年極大/最大風速、最多風向。 　　3、降水 　　一般包含三項：多年最大積雪深度、多年平均降水量、多年平均蒸發(fā)量。 　　4、惡劣天氣 　　一般包含：多年平均雷暴日數(shù)、多年平均沙塵暴日數(shù)、多年平均揚沙日數(shù)、多年平均霾日數(shù)、多年平均霧日數(shù)、多年冰雹日數(shù)、大風日數(shù)等項目。 　　5、其他 　　一般包含標準凍土深度 　　二、為什么要重視基本氣象要素 　　1、溫度 　　在光伏電站的設計過程中，至少有三個方面是要用到溫度的。 　　1）光伏組串的設計 　　在進行光伏組件串并聯(lián)方案設計時，必須要考慮極端溫度。 　　光伏組件都有“開路電壓溫度系數(shù)”這一參數(shù)，為負值，即隨著環(huán)境的降低，光伏組件的電壓會升高。 　　在設計時，光伏組件串聯(lián)的個數(shù)當然是越多越好，但串聯(lián)后的最大開路電壓不能超過組件的最大系統(tǒng)電壓，也不能超過逆變器的最大允許電壓；工作電壓要在逆變器的MPPT電壓的跟蹤范圍之內(nèi)。 　　在一些極端溫度很低的地方，如-30℃，當開路電壓溫度系數(shù)為-0.32%/℃，單個組件的開路電壓會升高17.6%！ 　　因此，就會出現(xiàn)，單串的組件個數(shù)在南方比北方多一些的情況。 　　在實際工作中，經(jīng)?？吹讲捎?0片255Wp一串的設計方案。的確，這是被大家用爛的成熟設計方案，用這個方案肯定不會出問題。但顯然，這個方案是沒有經(jīng)過詳細計算的經(jīng)驗方案。 　　目前，逆變器的最大輸入電壓已經(jīng)從最早的880V或900V升級到1000V，即使在青海等地，采用22片255Wp一串的方案也是沒有問題的。因此，一個組串到底采用多少片串聯(lián)，一定要用：組件的開路電壓值、最佳工作電壓值，極端高溫、極端低溫，逆變器最大輸入電壓、MPPT電壓，這三組數(shù)據(jù)進行詳細測算，才能得到最佳方案。 　　需要強調的是，電池板的溫度一般會高于環(huán)境溫度，如下圖所示。 　　上圖中，電池板溫度（綠線）最多的時候能比環(huán)境溫度（藍線）高出25℃。據(jù)文獻介紹，在青海正午輻照度最好的時間，電池板溫度甚至能比環(huán)境溫度高出近30℃。 　　因此，我們在計算時，選用的極端高溫要考慮電池板的極端高溫。 　　另外，有的專家提出，由于光伏電站只在白天運行，在選擇極端溫度時，應選擇晝間的極端高溫和極端低溫，但大多數(shù)氣象站很難收集到晝間的極端低溫，一般采用夜間的極端低溫代替；還有專家提出，在與逆變器開路電壓和MPPT電壓進行匹配計算時，電壓的溫度系數(shù)應該分別采用“開路電壓溫度系數(shù)”和“最佳工作電壓溫度系數(shù)”兩個系數(shù)分別計算，但目前很少有光伏組件提供“最佳工作電壓溫度系數(shù)”，所以一般也都采用“開路電壓溫度系數(shù)”。 　　2）計算溫度造成系統(tǒng)效率的折減 　　溫度會影響發(fā)電量這是肯定的，但到底能影響多少？我曾經(jīng)收集了青海、內(nèi)蒙、河北三個地區(qū)三個光伏電站完整一年的逐時溫度、發(fā)電量、輻照度數(shù)據(jù)，希望能通過這三組數(shù)據(jù)找到溫度對系統(tǒng)效率的影響。前后花了三個多月的時間進行數(shù)據(jù)處理，但最終也沒找到有一個規(guī)律。因此，我在進行系統(tǒng)效率溫度折減項時，更多的是根據(jù)當?shù)氐脑缕骄鶜鉁?，考慮一定的溫升后，與溫度系數(shù)進行一個簡單的加權計算。這個方法不是特別科學，但目前我尚未找到更加合適的方法。 　　3）電氣設備 　　所有的電氣設備都有運行溫度范圍。我在評審項目時，就曾發(fā)現(xiàn)當?shù)氐臉O端氣溫在逆變器的運行溫度范圍之外的情況，那在設計時就要采取一定的處理措施保證。同時，逆變器工作時會釋放大量的熱量，如果逆變房內(nèi)通風不好，會導致逆變房內(nèi)溫度大大高于環(huán)境溫度，降低逆變器工作效率，甚至高于其運行溫度。 　　2、風速 　　在設計時，會給出某地的風壓、雪壓的參考值。但我覺得，根據(jù)當?shù)氐娘L速、風向計算出來的風壓值更有參考意義，而風壓值將直接影響支架基礎的設計。 　　3、降水 　　最大積雪深度一方面在設計時組件下沿的高度一定要高于此值，不然可能存在組件被埋在雪里的可能；另一方面可以用來計算雪壓值。 從當?shù)囟嗄昶骄慕邓亢驼舭l(fā)量可以看出當?shù)氐乃Y源的寶貴程度。如，若蒸發(fā)量遠大于降水量，肯定是水資源寶貴的干旱地區(qū)，取水井的深度肯定淺不了，水還可能有腐蝕性的堿性水。未來清洗板子，最好用省水的方案。 　　4、惡劣天氣 　　多年平均雷暴日數(shù)可以在進行避雷方案設計時用來參考； 　　多年平均沙塵暴日數(shù)、多年平均揚沙日數(shù)、多年平均霾日數(shù)等數(shù)據(jù)，可以基本幫助你判斷光伏電站的清洗頻率和灰塵遮擋造成的系統(tǒng)效率損失。 　　5、標準凍土深度 　　在進行技術設計時，必須要考慮的一個參數(shù)就是凍土深度。一般情況下，基礎的深度都要在凍土層以下。