格爾木太陽能光伏電站

格爾木光伏電站是指在位於青海省西部的柴達木盆地建設的太陽能光伏電站。格爾木光伏電站於2011 年建成太陽能併網發電，裝機規模573 MW，2012 年新開工建設太陽能併網光伏發電裝機規模530MW。規劃建設東出口、南出口、格爾木河西岸、小灶火和烏圖美仁5 個光伏發電園區，總規劃用地面積721 km2、總規劃裝機容量7 210 MW。

基本介紹

• 中文名：格爾木太陽能光伏電站
• 外文名：Golmu photovoltaic power station
• 地址：青海省格爾木
• 領域：能源
• 學科：新能源
• 類型：光伏電站

電站介紹

格爾木位於青海省西部，柴達木盆地南緣，空氣稀薄，乾燥少雨，日照時間長，太陽輻射資源十分豐富，在全國屬高值區。格爾木光伏電站於2011 年建成太陽能併網發電，裝機規模573 MW，2012 年新開工建設太陽能併網光伏發電裝機規模530MW。規劃建設東出口、南出口、格爾木河西岸、小灶火和烏圖美仁5 個光伏發電園區，總規劃用地面積721 km2、總規劃裝機容量7 210 MW。光伏電站的發電量受太陽輻射強度變化而起伏不定，它受雲量、大氣透明度等氣象因素的影響變化幅度明顯，當光伏電站發電量在整個電網流動中占有一定的比重後如何最大限度發揮光伏電站的效益，並且保證供電網安全、平衡成為電力調度部門高度關注的問題。光伏電與水電、火電相比它的可控性差，為了保持供電網的安全與平衡，作為電力部門、光伏企業必須掌握光伏電站地區的太陽輻射強度逐日逐時變化狀況，針對光伏發電量多與少，調劑水電、火電發電量來保證電量供給和傳輸電網安全。光伏電站發電量的多少直接與本地太陽輻射強度、時間密切相關。國內學者做了很多關於太陽輻射特徵、太陽輻射預報等方面的研究，但格爾木光伏電站地區輻射強度方面的研究較少，研究光伏電站地區的太陽輻射強度變化，分析和掌握變化規律及影響的因素，了解光伏電站地區輻射強度特徵，有助於光伏企業和相關決策部門掌握該地區太陽輻射規律，實現對太陽能資源充分利用，對滿足格爾木電力服務需求，提高專業氣象服務水平，進一步拓展專業氣象服務領域，提高專業氣象服務經濟效益，加強氣象與電力部門的合作起到積極的推動作用。

處理方法

青海現有太陽輻射觀測項目的站是西寧、格爾木、剛察、瑪沁、玉樹。其中格爾木屬一級站，觀測項目有太陽總輻射、淨輻射、直接輻射、反射輻射、散射輻射；西寧屬二級站，觀測項目有太陽總輻射、淨輻射；剛察、瑪沁、玉樹屬三級站，觀測項目有太陽總輻射。本研究選取格爾木、西寧、剛察的多年輻射資料以及1961 年1 月—2010 年12 月格爾木及其周邊的小灶火、諾木洪和都蘭等4 個氣象站的日照、地面溫度等氣象資料。

利用青海格爾木光伏電站地區周邊7個氣象站1961—2010 年常規和輻射氣象資料，通過統計分析和方法，對格爾木光伏電站周邊區域的年、月、日、候太陽輻射特徵進行了時空分布分析，結果表明：格爾木及其周邊區域太陽輻射資源較豐富，月總輻射為雙峰型，從3 月開始急劇增加，5 月達峰值，6月略有下降後，7月又回升達次高值，9 月迅速下降，冬季12、1 月達最小值。近5年月輻射由雙峰型變為單峰型。格爾木日照時數最長的是5 月、6月和7月，候最大輻射量出現在第30候（5 月26—31 日），最小為第12 候（2月26—28/29 日）。從整體來看，格爾木候輻射為先上升，後下降的趨勢（6~30 候為上升，31~68 候為下降）。

太陽輻射模型

套用剛察的日照時數、地面最高溫度建立剛察月總輻射量計算方程（表1），並將格爾木、剛察2005年1 月—2009 年12 月逐日日照時數、地面最高溫度代入計算得到的日輻射量與實際觀測值對比，計算得到的日輻射量與實況誤差很小，通過驗證，該方法可靠，用該方法計算2005 年1 月—2009 年12 月諾木洪、都蘭、小灶火地區1—12 月日太陽總輻射量進行分析。並對格爾木、諾木洪、都蘭、小灶火1—12月對應不同天空狀況行詳細分類統計分析。

輻射強度分布

柴達木盆地太陽總輻射年總量在6 600～7 200 MJ/m2 之間，明顯高於我國東部同緯度地區，按照總輻射量的全國太陽能資源分區標準為太陽能資源豐富區。空間分布由西向東逐漸遞減，高值區在茫崖、冷湖等地，低值區在盆地東北部的天峻。柴達木盆地普遍超過6 800 MJ/m2，其冷湖最高達7 117.2 MJ/m2。柴達木盆地晴天日數多，利用佳期長（一年中日平均氣溫穩定通過0 C°的天數），按照每日日照百分率大於60%為晴天標準，平均年晴天日數在280 d 以上，冷湖高達311 d；最長連續陰天只有3～5 d。年日照時數在3 000～3 392.4 h，其中冷湖多達3 392.4 h，4—8 月日平均日照時數可達9.1～10.8 h，每日平均日照時數為8.7 h。柴達木盆地是青海省年日照百分率最大的地區，除德令哈、烏蘭日照百分率小於70%外，其餘地區均在70%以上，冷湖最高達78%。格爾木及其周邊的小灶火、諾木洪等地太陽輻射量也在6 900～7 000 MJ/m2 之間，太陽輻射資源較豐富。

太陽月總輻射除西寧為單峰型、6 月最豐富外，格爾木和剛察地區均為雙峰型。月總輻射從3 月開始急劇增加，5 月達峰值，6 月略有下降後，7 月又回升達次高值，9 月迅速下降，冬季12、1 月達最小值。格爾木5—7 月、剛察5 月實測總輻射均在700 MJ/m2 以上，格爾木5 月為793.9 MJ/m2，是月總輻射最多的地區，是12、1 月的2 倍多。從季節變化來看，春季比秋季多，主要由於春季3 月以後太陽直射北半球，白晝時間長，秋季9 月後直射南半球，晝短夜長，加之秋雨較多所致。月總輻射主要集中在4—8 月，占年總輻射的60%以上。總之，太陽能總輻射資源年變化西寧為單峰型，格爾木、剛察均為雙峰型，4—8 月最豐富，尤其是5 月，總輻射為全年最高；冬季由於太陽直射南半球，夜長晝短，總輻射全年最低。近5 a（2005 年1 月—2009 年12 月）格爾木為單峰型、5 月最豐富，4 月和6 月次之。月總輻射從3月開始急劇增加，5 月達峰值，7 月開始下降，9 月迅速下降，冬季12、1 月達最小值。5—7 月太陽總輻射諾木洪和都蘭接近，分別為76.4 MJ/m2 和76.2 MJ/m2，近5 a 月總輻射主要集中在4—8 月，而格爾木近5 a 的變化與39 a 月總輻射的變化最為明顯，由雙峰型變為單峰型。另外，格爾木6 月輻射量減少，也可能和本世紀柴達木盆地氣候暖濕化特徵變化更加明顯，格爾木光伏電站地區日總雲量增加，晴空集中於每年4—8 月，繼而影響輻射變化有關。

太陽總幅射量

根據格爾木2005 年1 月—2009 年12 月的逐日逐時輻射資料分析，日照時數最長的是5 月、6 月和7 月，日輻射時間分別達到15 h，但07 時和21時的輻射量非常小；日輻射持續最短的是1 月和12月，分別為11 h 和10 h。各月日照時數如下：1 月輻射出現10—20 時；2 月輻射出現09—20 時；3 月輻射出現09—21 時；4 月輻射出現08—21 時；5 月輻射出現07—21 時；6 月輻射出現07—21 時；7 月輻射出現07—21 時；8 月輻射出現08—21 時；9 月輻射出現08—21 時；10 月輻射出現09—20 時；11 月輻射出現09—19 時；12 月輻射出現10—19 時。

另外，取20 個晴天、多雲和陰天個例對格爾木、諾木洪、小灶火地區1月和7月輻射資料進行平均後分析，其餘月份晴天、多雲和陰天情況下變化趨勢非常相似，這裡以1、7月為例進行說明。在晴天條件下，7月自太陽升起輻射逐步增加，逐時增量隨太陽高度角的增加而減小，至15時輻射量達到全天最大值。此後，輻射逐漸減少，減少量隨太陽高度角的變小而增加。1月份輻射的日變化形式與7月相同，只是日出時間比7月延遲，而日落提前到來，因此輻射時數相應比7月縮短5h。此外逐時輻射比7月均小，但最大值仍出現在15時。由圖還可以看出，在多雲和陰天條件下，無論是7月還是1月，其日變化與晴天很相似，全天最大值仍出現在15時。此外，由於雲層對總輻射的影響，陰天1、7月各時的輻射均少于晴天輻射。

格爾木各月各時次輻射變化可以看出：逐小時平均輻射≥2.0 MJ/m2 且逐小時最大輻射≥3.0 MJ/m2 的時間3月出現在13—16 時；4月出現在12—17時；5月出現在11—17時；6月、7月和8月均出現在12—17時；9月出現在13—16時；10月出

現在13—15 時；逐小時平均輻射極值為3.24 MJ/m2，出現在5 月14 時，最大輻射極值為4.05 MJ/m2，分別出現在5 月14 時和6 月15時，1 月、2月11月和12月均未出現過逐小時平均輻射≥2.0 MJ/m2 且逐小時最大輻射≥3.0 MJ/m2 的情況，說明格爾木一年中日輻射主要集中在3—10月的11—17時。

結論

（1）柴達木盆地是我國太陽能資源豐富區，太陽總輻射年總量普遍超過6 800 MJ/m2，冷湖地區最高達7 117.2 MJ/m2。柴達木盆地晴天日數多，利用佳期長。格爾木及其周邊的小灶火、諾木洪等地太陽輻射量也在6 900～7 000 MJ/m2 之間，太陽輻射資源較豐富。

（2）格爾木總輻射季節變化呈雙峰型，從3月開始急劇增加，5月達峰值，6月略有下降後，7月又回升達次高值，9月迅速下降，冬季12、1月達最小值。格爾木5—7月總輻射均在700MJ/m2以上，5月為793.9 MJ/m2，是月總輻射最多的地區。冬季由於太陽直射南半球，夜長晝短，總輻射全年最低。

（3）格爾木日照時數最長的是5月、6月和7月，日輻射時間分別達到15h，但早晨7時和21時的輻射量非常小；日輻射持續最短的是1月和12月，日輻射時間分別為11h和10h。

（4）格爾木候最大輻射量出現在第30候（5月26—31日），最小為第12候（2月26—28/29日）。從整體來看，格爾木候輻射為先上升，後下降的趨勢（6—30候為上升，31—68候下降）

（5）基於本研究結果的光伏電站氣象服務系統已在格爾木某光伏電站進行了試運行，運行效果良好。本研究中關於格爾木光伏電站地區輻射特徵的結論，對格爾木在建和已建的光伏電站均具有參考意義。

（6） 格爾木光伏電站周邊區域近5 a 月總輻射的年變化由雙峰型變為單峰型，這可能和本世紀柴達木盆地氣候暖濕化特徵變化更加明顯, 總雲量增加，晴空集中於每年4—8 月，繼而影響輻射變化有關。年分布特徵變化對太陽能利用無明顯影響。