淺析光伏發(fā)電項目綜合效益評價研究

史紅磊

大唐臨清熱電有限公司 山東省 252600

摘要：光伏發(fā)電是新時期符合時代特點的首選能源，中國相關(guān)部門出臺若干配套政策，為其市場發(fā)展更提供了有力支持。尤其西北地區(qū)屬于太陽能資源豐富地區(qū)，開發(fā)潛力巨大，光伏發(fā)電市場發(fā)展迅速。準(zhǔn)確地對光伏發(fā)電項目進行效益評價，可以為企業(yè)投資光伏發(fā)電項目提供可靠的投資依據(jù)，規(guī)范光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)及市場合理發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；效益；環(huán)境影響

引言

我國是能源消費大國，隨著煤炭及油氣燃燒帶來的環(huán)境問題和化石能源供應(yīng)的日趨枯竭，開發(fā)清潔能源己迫在眉睫。我國政府2005年頒布的《中華人民共和國可再生能源法》明確規(guī)定將包括太陽能、風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源列入“國家能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域”。太陽能是取之不盡的清潔能源，被看成是未來可再生能源利用的重要方向。本文就如何提高光伏發(fā)電項目的綜合效益展開研究，希望能起到拋裝引玉的作用。

1提高發(fā)電量，增加光伏發(fā)電效益

1.1光伏組件傾斜角與發(fā)電量的關(guān)系

以往的太陽輻射研究多關(guān)注水平面的輻射研究，對如何充分利用太陽能，如對光伏電池接收面輻射量的研究很少，幾乎沒有對光伏組件可接收的斜面太陽能總輻射量的觀測，缺乏對斜面上太陽能資源狀況的評價，導(dǎo)致對光伏電站發(fā)電量的估計缺乏理論依據(jù)，估算值和實際發(fā)電量差異較大。

對光伏電池而言，其光電轉(zhuǎn)換能力不僅與太陽輻照強度有關(guān)，還與太陽光的入射角度有關(guān)，只有太陽光垂直于光伏組件時，光伏陣列的電能輸出才可以達到最佳值。在設(shè)計光伏發(fā)電系統(tǒng)時，首先要解決的問題就是要確定光伏方陣的傾角，并由此估計照射到方陣面上的太陽輻射量。即使在同一地點，不同傾角接收面上獲得的太陽輻射能也有很大差異。通常情況下，固定式太陽能光伏板與水平面成一定角度放置，以求獲得最大的太陽輻射量，所以選擇合適的傾斜角是太陽能工程設(shè)計的關(guān)鍵之一。

1.2光伏組件傾斜角的確定

為增加電站發(fā)電量，根據(jù)實際太陽運行情況，太陽高度角和方位角每時每刻均在變化，對輻射量最有效的利用方式是組件遵循“向日葵原理”，對太陽位置變化隨時調(diào)節(jié)朝向位置，保持組件表面時刻垂直接收太陽能輻射，方能達到太陽能的最大化利用效果。但這一理論在實際運行時，受到組件支架的工藝水平、電站所在地的天氣狀況和支架本身耗電情況等因素影響，在實際操作時還需解決很多問題。

影響電站實際發(fā)電量的因素不僅有各月輻射量的變化，還有實際電站運行情況、電站電氣設(shè)備運行情況及電網(wǎng)調(diào)節(jié)等諸多因素，還需進行多方面的研究。

2維護光伏電站設(shè)備，增加長遠(yuǎn)效益

2.1風(fēng)沙對光伏發(fā)電的影響

高海拔荒漠地區(qū)風(fēng)沙大、降水少，光伏電池表面上大量積塵，嚴(yán)重影響發(fā)電效率。電池板表面積塵主要受灰塵自身特性因素和當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境因素的影響?；覊m自身特性因素包括灰塵的粒徑、形貌、質(zhì)量和化學(xué)組成等；當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境因素包括溫度、降水量、氣流、海拔高度等。積塵對光伏發(fā)電效率有嚴(yán)重影響。

以青海地區(qū)為例，對青海地區(qū)的地表沙土和電池板表面灰塵成分、粒徑、形貌進行了分析，電池板表面灰塵主要組成是石英和鈉長石?；覊m顆粒對電池板有遮擋作用。對于單層灰塵顆粒而言，當(dāng)灰塵零散分布時，灰塵對電池板的遮擋效果為0-78.5%，當(dāng)灰塵緊密接觸時其遮擋效果為78.5%-91%；對于多層顆粒，灰塵顆粒對電池板的遮擋作用呈現(xiàn)指數(shù)變化。光伏電池板表面灰塵粒徑D為0.252-141.589μm灰塵顆粒半徑的變大和灰塵質(zhì)量或數(shù)量的增加，都會使電池板的受光面積減少，從而影響發(fā)電量。

2.2風(fēng)沙問題的解決措施

荒漠地區(qū)的光伏電站多用水射流方式進行除塵作業(yè)。水射流除塵的費用低、設(shè)備簡單，在除塵的同時，還降低電池板表面溫度而提高光伏發(fā)電效率。但是，這種除塵方式耗水量大、易污染光伏組件，尤其是在電池板表面會殘留一層難以清除的水垢，形成陰影區(qū)，極容易造成二次積塵。經(jīng)科學(xué)家的研究顯示，用加入表面活性劑的水來清洗電池板表面，使水呈偏酸性，以消除水垢殘留，其清潔效果最佳。

3光伏發(fā)電項目的環(huán)境效益

3.1節(jié)能減排、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量

一般來說火力發(fā)電的污染主要有兩方面：一是二氧化硫，二氧化碳，灰塵等氣體污染物；二是重金屬污染?；痣姀S是以煤炭為燃料，而燃煤中含有As，Cd，Pd，Ni，Hg，Cr等多種重金屬元素，這些重金屬元素及形成的化合物會造成生物中毒且對土壤、水、空氣等產(chǎn)生污染。光伏發(fā)電是直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能不需要消耗化石燃料，在節(jié)能減排、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境方面具有積極、現(xiàn)實的意義。

3.2防風(fēng)固沙、減少水土流失

西北地區(qū)是水土流失、土地沙漠化較為嚴(yán)重的地區(qū)，經(jīng)常爆發(fā)沙塵暴天氣。而在沙漠地區(qū)及無耕種價值的閑置土地地區(qū)，大面積的覆蓋太陽能電池板，降低了地表風(fēng)速，減緩風(fēng)沙危害，不僅可以起到防風(fēng)固沙的作用，而且提高了土地的利用率。同時，后期的植被恢復(fù)后對于控制沙塵暴、防風(fēng)固沙也具有積極的作用。

4應(yīng)用

青海省位于我國西北地區(qū)，對于光伏發(fā)電有其獨到的優(yōu)勢：青海太陽能資源豐富，是全國光照資源最豐富的區(qū)域之一，年日照小時不低于2250h。太陽能資源充沛，年均輻射量介于4950一6100MJ/㎡之間，并且冰凍災(zāi)害較少，氣候適合，有利于光伏電池的運行；光伏電站等其他設(shè)施的選址一般較為偏僻，而青海地區(qū)有大量的閑置土地及荒漠、戈壁地區(qū)用來建設(shè)光伏設(shè)施，投資較少且交通便利；西海地區(qū)是國家重要的西電東送基地，“十二五以來在國家和自治區(qū)相關(guān)政策的鼓勵下，新能源快速發(fā)展己成為本地經(jīng)濟發(fā)展的新增長點。

結(jié)語

本文從技術(shù)、環(huán)境的角度分析了光伏發(fā)電項目，通過分析指出，在國家行業(yè)支持政策逐步到位后，光伏發(fā)電企業(yè)必須充分利用太陽能，合理設(shè)置光伏組件傾斜角，增大發(fā)電量，增加光伏發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益；注重對光伏設(shè)備的維護工作，減少風(fēng)沙對光伏發(fā)電量的影響；光伏發(fā)電建設(shè)也有較大的生態(tài)效益，有利于保護環(huán)境，減少污染。

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