來源:PV-Tech | 0評論 | 13555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址、發電量預計有直接的關系,但光伏行業在這方面的積累還非常有限。
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 ,中國96個基準站的10年平均水平面總輻射量統計表被作為附件遞交上去。這個遍及中國所有省、直轄市的數據表格給出了包括經緯度、海拔、水平面年輻射量、傾斜面年輻射量以及等效滿發小時數等諸多參數。這份保密級別的文件外界很難以看到,在新建項目中,要獲得有用的光資源數據,要么從當地氣象局購買,要么免費從NASA來查找。
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取太陽能資源數據最主要的來源。國際電工委員會(IEC)中國專家代表林陽認為NASA的免費公開數據并不準確,“我們對比過甘肅某地的數據 ,NASA公開數據給出的值是1600kW.h/m.a,但實際的數據是接近2000kW.h/m.a。NASA公開數據有較大的誤差,特別是在陰、雨天氣較多的地區下誤差能達到25%。LDK工程公司副總經理張雷也表示“NASA的數據很有名,但并不是一個可靠的來源。”
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,給出了更為準確的光資源數據。“在中國范圍內,SAM會免費向使用者提供其IP位置方圓五公里的資源數據,超過這個范圍的數據沒法下載,但是可以向NREL發郵件索要項目所在地的數據。”林陽曾經收到了NREL回復郵件并得到了想要的數據,“這個軟件主要針對美國光伏市場的需求。”林陽表示,光資源數據來源還是比較多的,“我曾經用過MeteoTest瑞士公司開發的Meteonorm軟件,還有人用法國美迪公司的Meteo Dyn Solar工具的數據。一些國內的專業團隊在近幾年也將會推出一系列免費的全國光資源數據源。”
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。中國氣象局是這些數據的所有者。國家氣象局風能太陽能資源中心(以下簡稱風太中心)研究員趙東表示,中國氣象局有兩套相關的數據,核心是全國96個基站的觀測數據。其中一套來自氣象衛星數據,通過官方理論模型,考慮到經緯度、海拔等一系列參數計算出來,然后再對比96個基站的真實數據進行校對而得出;另一套數據來自全國2000多個氣象站點的日照時數等數據與96個氣象臺數據的綜合結果。風太中心目前為光伏行業提供電站太陽能資源評估和太陽能發電專業數值天氣預報的服務。
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
目前大部分光伏電站在站內安裝了氣象儀,但目前大多數設備的數據采集并不完備。MEMC在中國投資的第一個電站——敦煌迪盛正在收集傾角輻射,其項目經理喬利軍表示,“傾角輻射數據比水平數據能更好的反應電站發電量和運行狀況。”在張雷看來,完備的氣象儀至少要有四塊太陽輻射表,分別測量總輻射值、散射輻射值、傾角輻射值以及直射光數據,其中直射輻射的高精度跟蹤器要占據較高的成本,有的電站為了節約這方面的預算,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。“測光數據是為了光功率預測服務的,要做光功率預測需要以這四塊表的測試值為依據。”中國光伏專家王斯成在考察了西部電站后發現,一些電站并沒有安裝傾角輻射表,但這些電站運維人員會通過軟件經過對水平輻射值的計算得到需要的數據。
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