來源:PV-Tech | 0評論 | 15550查看 | 2014-06-06 13:37:00
2014年開始,中國光伏電價補貼已經不在全國統一電價,而是根據太陽能資源的優劣劃分了三類地區,這三類地區將分別獲得1、0.95、0.9元/千瓦時的標桿上網電價( 表一)。太陽能資源數據對于電站的項目選(xuan)址、發電量預計有直接的關(guan)系,但光伏行業在這(zhe)方面的積累(lei)還非常有限(xian)。
表一:各資源區的標桿上網電價(注:西藏自治區標桿電價另行制定;電價單位:元/千瓦時)
數據的來源
2013年底國家能源局出臺了光伏電站暫行管理辦法,其中里面第12條明確規定項目開發前期,必須要有現場實測數據,或者有代表性的實測數據。在一份提交給國家能圖一:NREL的SAM頁面源局的文件中(zhong) ,中(zhong)國96個基準站的(de)10年(nian)(nian)(nian)平均水(shui)平面(mian)總輻(fu)射量統(tong)計表被作為附件遞交上去。這個遍及中(zhong)國所有(you)省、直(zhi)轄市的(de)數(shu)據(ju)表格給出了(le)包括經緯度、海拔(ba)、水(shui)平面(mian)年(nian)(nian)(nian)輻(fu)射量、傾斜面(mian)年(nian)(nian)(nian)輻(fu)射量以及等效滿發小時(shi)數等諸多參數。這份保密級別(bie)的文件外界(jie)很難以看到,在(zai)新(xin)建項目中,要(yao)獲得有用(yong)的光(guang)資源數據,要(yao)么從(cong)當地(di)氣象局購買,要(yao)么免費從(cong)NASA來(lai)查找。
目前國內外已經有一些機構在做太陽輻射的研究。美國航空航天局(NASA)通過對衛星觀測數據的反演,免費為用戶提供分辨率為3—110公里的太陽輻射數據。NASA的數據庫已經成為中國光伏行業獲(huo)取太陽能資源(yuan)數(shu)(shu)據(ju)最主要的(de)來源(yuan)。國(guo)(guo)際(ji)電工委員會(IEC)中(zhong)國(guo)(guo)專家代表林陽認為(wei)NASA的(de)免費公開(kai)數(shu)(shu)據(ju)并(bing)不準(zhun)確,“我們對比過甘肅(su)某地的(de)數(shu)(shu)據(ju) ,NASA公開(kai)數(shu)(shu)據(ju)給出的(de)值是(shi)1600kW.h/m.a,但實際(ji)的(de)數(shu)據(ju)是接近2000kW.h/m.a。NASA公開數(shu)據(ju)有較大(da)的誤(wu)差,特別是在陰(yin)、雨天氣(qi)較多的地區(qu)下誤(wu)差能達(da)到25%。LDK工程公司副總經理張雷也表示“NASA的數(shu)據(ju)很有名,但并不是一個可(ke)靠的來源。”
美國可再生能源實驗室(NREL)也在研究跟太陽能發電相關的光資源數據,他們用的也是NASA數據,但是其分辨率是3—40公里的資源數據,在其推出的SY STEMADVISOR MODEL(sam.nrel.gov)免費設計軟件中(zhong),給出了更為準確的(de)光資(zi)源(yuan)數據(ju)(ju)。“在中(zhong)國(guo)范圍(wei)內,SAM會免費(fei)向使(shi)用者提供其(qi)IP位置方圓五公(gong)里的(de)資(zi)源(yuan)數據(ju)(ju),超過這個范圍(wei)的(de)數據(ju)(ju)沒法下載,但是可以(yi)向NREL發郵件索要(yao)項目所(suo)在地的(de)數據(ju)(ju)。”林陽曾經收到了(le)(le)NREL回復郵(you)件(jian)(jian)并得到了(le)(le)想要的(de)(de)(de)數(shu)(shu)據,“這個軟件(jian)(jian)主要針對(dui)美國光伏市(shi)場(chang)的(de)(de)(de)需(xu)求。”林陽表示,光資源(yuan)數(shu)(shu)據來源(yuan)還是(shi)比較多的(de)(de)(de),“我曾經用(yong)過MeteoTest瑞士公司開發的(de)(de)(de)Meteonorm軟件(jian)(jian),還有人(ren)用法國(guo)美迪公司的(de)Meteo Dyn Solar工具的(de)數(shu)據。一些國(guo)內的(de)專(zhuan)業團(tuan)隊在近(jin)幾年也將會推出一系列免(mian)費的(de)全國(guo)光資源數(shu)據源。”
圖一:NREL的SAM頁面
中國面積廣大,全國各地區光資源及太陽輻射資源有較大差異,根據國家氣象局風能太陽能評估中心劃分標準,我國太陽能資源地區被劃分為四類(見表二)。
中國經過數十年的積累也擁有了自己的光資源數據。中國從 1953年開始測量太陽輻射,目前有2300個氣象站和310座氣象臺。其中122個基準氣象臺中擁有10年以上數據的氣象臺只有96個。中國氣象局是(shi)這些(xie)數據的所有者。國家(jia)氣象局風能太陽能資(zi)源中心(xin)(xin)(以下簡(jian)稱風太中心(xin)(xin))研究(jiu)員趙東表示,中國氣象局有兩套相關的數據,核(he)心(xin)(xin)是(shi)全國96個基(ji)站的觀(guan)測數據。其中一套來自氣象衛星數據,通過官(guan)方理論(lun)模型,考(kao)慮到經緯度、海拔等(deng)一(yi)系列參數(shu)(shu)計(ji)算(suan)出來,然后再對(dui)比96個基站的真實數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)進行校對(dui)而(er)得出;另一(yi)套數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)來自全國2000多個氣象站點的日(ri)照時數(shu)(shu)等(deng)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)與96個氣象臺(tai)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)的綜合(he)結果。風(feng)太中心目前為(wei)光伏行業提供電站太(tai)陽(yang)能資(zi)源評估和太(tai)陽(yang)能發電專業數(shu)值(zhi)天氣(qi)預(yu)報的服務。
表二:中國太陽能資源等級劃分,QX/T 89-2008太陽能資源評估方法
圖二:1978—2007年全國平均直接輻射總量(來源:國家氣象局)
神華集團下屬的國華能源投資有限公司是中國氣象局風能太陽能資源評估中心的長期客戶,張華(匿名)向記者表示 ,“我們在做前期選址的時候要用到光資源數據,一個坐標點的數據要十五萬左右。”對于氣象局的數據收費,張雷也表示不 滿,“希望國家氣象局能把數據免費向電站投資者開放。我們進行投資就會產生稅收,而稅收支撐了國家政府的運行。現在氣象局把這些數據拿來賣錢,對整體的光伏行業是不利的。”在記者采訪的大部分電站開發商中,在前期項目開始就從氣象局購買數據的并不多,一些開發商會通過關系從已有數據者那里獲取,更多的是去找類似NASA的免費數據。張雷曾經通過一個名為中國氣象資源共享網的網站獲取免費的氣息數據,“但后來氣象局把這個網站關閉了。”事實上,即使購買了氣象局的數據,這些數據并非完全準確。張華表示,一方面每年的光資源會因為天氣變化而不同,另一方面“不知道什么原因,東部地區的氣象數據總是偏低。”
圖三:美國專業資源評估公司3 Tier的數據,基于衛星氣象數據以及專業模型推算,分辨率精確到3km。
記者在西部多個地區發現,同一地區的不同電站其組件傾角最大超別超過5度。趙東解釋道,“可靠的光資源數據是非常必要的。最直接的影響是電站設計中傾角的計算,目前主要的計算方法都沒 有問題,差異來自于光資源數據。”目前中國有98個氣象臺站監測總輻射量數據,17個臺站擁有直接輻射數據,而光伏傾角計算更多依賴直射輻射數據,“即使同樣總輻射量級的光資源地區,有的地方直射輻射分量多,有的地方散射輻射分量多,后者地區組件更傾向于平放,而前者組件跟蹤太陽更合適。”趙東補充到,“最佳傾角計算除了考慮輻射,還要考慮當地的溫度和風速等諸多因素。”
站內的氣象儀
目前大部分光伏電(dian)站(zhan)在(zai)站(zhan)內安裝了氣(qi)象儀,但目前大多數設備(bei)(bei)的(de)數據(ju)(ju)采集并不(bu)完備(bei)(bei)。MEMC在(zai)中(zhong)國投資(zi)的(de)第一個(ge)電(dian)站(zhan)——敦煌迪盛正(zheng)在(zai)收集傾(qing)角(jiao)(jiao)輻射(she)(she)(she)(she)(she),其項(xiang)目經理喬利軍(jun)表示(shi),“傾(qing)角(jiao)(jiao)輻射(she)(she)(she)(she)(she)數據(ju)(ju)比水(shui)平數據(ju)(ju)能更(geng)好的(de)反(fan)應(ying)電(dian)站(zhan)發電(dian)量(liang)(liang)和運行狀況。”在(zai)張雷看(kan)來,完備(bei)(bei)的(de)氣(qi)象儀至少(shao)要有(you)四塊(kuai)(kuai)太陽輻射(she)(she)(she)(she)(she)表,分別測(ce)量(liang)(liang)總輻射(she)(she)(she)(she)(she)值(zhi)、散(san)(san)射(she)(she)(she)(she)(she)輻射(she)(she)(she)(she)(she)值(zhi)、傾(qing)角(jiao)(jiao)輻射(she)(she)(she)(she)(she)值(zhi)以及直(zhi)射(she)(she)(she)(she)(she)光數據(ju)(ju),其中(zhong)直(zhi)射(she)(she)(she)(she)(she)輻射(she)(she)(she)(she)(she)的(de)高(gao)精度跟蹤器要占(zhan)據(ju)(ju)較高(gao)的(de)成(cheng)本,有(you)的(de)電(dian)站(zhan)為了節(jie)約這方面的(de)預(yu)算,直(zhi)射(she)(she)(she)(she)(she)輻射(she)(she)(she)(she)(she)量(liang)(liang)就直(zhi)接用(yong)總輻射(she)(she)(she)(she)(she)量(liang)(liang)減去散(san)(san)射(she)(she)(she)(she)(she)輻射(she)(she)(she)(she)(she)量(liang)(liang),這種做法并不(bu)完善。“測(ce)光數據(ju)(ju)是為了光功率(lv)預(yu)測(ce)服(fu)務的(de),要做光功率(lv)預(yu)測(ce)需(xu)要以這四塊(kuai)(kuai)表的(de)測(ce)試值(zhi)為依據(ju)(ju)。”中(zhong)國光伏專家王斯成(cheng)在(zai)考察了西部電(dian)站(zhan)后發現,一些(xie)電(dian)站(zhan)并沒(mei)有(you)安裝傾(qing)角(jiao)(jiao)輻射(she)(she)(she)(she)(she)表,但這些(xie)電(dian)站(zhan)運維(wei)人員會通過(guo)軟件經過(guo)對水(shui)平輻射(she)(she)(she)(she)(she)值(zhi)的(de)計算得到需(xu)要的(de)數據(ju)(ju)。
中廣核敦煌特許權電站在站內架設的太陽輻射監測儀記錄了去年一年的數據,但由于儀器的問題并沒有得到全年的所有數據。但根據其中8個月的數據來看(見表三),實測輻照量與NASA數據和可行 性研究的數據最大參考誤差超過30%。趙東認為這種誤差存在很正常,“每年的天氣狀況都不相同,所以需要多年的數據積累。”而氣象儀的質量是也是造成數據差異的原因之一 。在中廣核敦煌特許權 項目運維記錄中,氣象儀(型號WAMS620-SP)頻繁出現問題,如氣象數據不穩定,數據很少會傳輸監控后臺,氣象儀數據不準等。根據趙東的經驗,氣象儀的質量是一方面,即使好的氣象儀,其中每塊輻射表還需要在當地