期刊信息
主办:内蒙古农业大学沙漠治理研究所
主管:内蒙古农业大学
ISSN:1003-7578
CN:15-1112/N
语言:中文
周期:月刊
影响因子:1.681818
数据库收录:
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水上光伏电站现状及“一带一路”干旱区新模式(4)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】图1 PE浮球防蒸发现场布置 图2 PVC泡沫浮板(群板)现场布置 不同基础形式的水上光伏电站,防蒸发材料可采用不同的布置方式。对于桩基固定电站,当钢
图1 PE浮球防蒸发现场布置
图2 PVC泡沫浮板(群板)现场布置
不同基础形式的水上光伏电站,防蒸发材料可采用不同的布置方式。对于桩基固定电站,当钢桩和预制桩固定以后,用较为经济的渔网在桩之间设置拦飘带,在每两排桩的桩间用渔网包围,将整个水上光伏电站划分为若干个矩形围栏单元,在围栏单元中铺设防蒸发材料,为了便于维修人员进行光伏组件的维护与检修,需要预留部分空间;对于水面漂浮式电站,当浮箱固定后,各浮箱会构成围栏单元,同时浮箱也可供人行走,无需为光伏组件维护与检修预设通道,可直接在各浮箱构成的围栏内铺设防蒸发材料。
按干旱地区新模式建成的水上光伏电站,在防止水分蒸发的同时利用太阳能发电,能节约大量水资源并产生清洁电能,绿色环保无污染,符合绿色可持续发展理念,从根本上解决干旱地区平原水库蒸发量大的问题,同时还能改善水质,降低水体矿化度,并在一定程度上抑制浸泡于水中的系统组件的腐蚀,增加其使用寿命。
4.2 水上光伏电站新模式效益分析
新疆地处欧亚中部,与俄罗斯、哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦等国家接壤,在“一带一路”中的“丝绸之路经济带”上的区位优势十分明显,逐渐成为中国与“丝绸之路经济带”沿线国家联系的重要枢纽。以新疆某水库为效益分析实例,探究水上光伏电站新模式在“一带一路”沿线干旱地区的综合效益。
新疆某典型的干旱地区平原水库是一座防洪、灌溉、养殖综合利用的水库,正常蓄水位水库水面面积为2.25 km2。该水库各月份的水面面积、区域实测的平均太阳辐射量、最佳安装倾角和温度修正系数见表4。拟采用干旱地区水上光伏发电新模式,其中光伏系统采用漂浮式基础,电池组件采用多晶硅,其转化效率取9%,封装因子 Fp与积尘因子 Fs分别为0.82、0.97,光伏组件覆盖率为70%,削减水面蒸发的覆盖材料采用苯板,试计算干旱地区水上光伏电站新模式年发电量与节水量,并进行综合效益分析。
表4 干旱地区某水库发电系统区域参数月份 水面面积/万m2月平均辐射量/(MJ·m-2)月最佳倾角βopt/(°)温度修正系数Ft 1 705.7 485 55.78 1.01 2 1 198.4 517 45.45 0.99 3 895.5 606 36.65 0.97 4 512.3 715 24.98 0.95 5 250.3 756 12.64 0.94 6 354.1 767 7.87 0.91 7 1 159.0 812 11.23 0.92 8 456.2 707 21.66 0.92 9 1 170.4 624 34.56 0.93 10 1 032.0 604 45.73 0.96 11 706.8 503 52.12 0.98 12 356.0 466 57.80 1.00
4.2.1 年发电量计算
电池列阵采用多晶硅,每月的发电量WA可用如下公式进行计算:
式中:Is为月太阳能辐射总量;ηm为组件效率;Ft为效率的温度修正系数;Fp为整列的封装因子;Fs为阵列表面的积尘因子;A为组件表面积;β为电池安装倾角。
按式(1)进行发电量计算,结果见表5。年发电总量为32.72万kW·h。目前,每发1万kW·h电耗煤量约为 3.9 t,燃烧 1 t煤产生 CO2、SO2、NOx分别约为 2.6、0.008 5、0.007 4 t[24-25]。 若采用干旱地区水上光伏发电新模式,每年将节约127.608 t煤,减少 CO2约85.072 t、SO2约1.084 t、NOx约 0.944 t,具有较好的环境效益。
表5 水库每月发电量kW·h月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12发电量 97 410 51 562 21 162 15 806 8 697 12 084 42 555 13 819 28 029 20 931 10 719 4 429
4.2.2 年节水量计算
可根据20 cm蒸发皿进行实测,然后根据折算系数得出大水体的水面蒸发量,其中折算系数为0.61。
水库库面蒸发量可由下式进行计算:
式中:WRZ为水库日蒸发量,万m3;Es为大水体水面蒸发量,mm;As为日平均水库水面面积,km2。
大水体水面蒸发量可由下式进行计算:
式中:Ky为各月20 cm蒸发皿与E601型蒸发皿折算系数;E20为20 cm蒸发皿观测值,mm。
根据实测资料,由式(2)、式(3)计算出水库蒸发量,变化曲线如图3和图4所示。
图3 不同月份的20 cm蒸发皿蒸发量与大水体蒸发量
由图3和图4可知,水库水面月蒸发量变化规律大致类似于开口向下的抛物线,其中7月为对称轴,4—7月和7—10月分别呈上升和下降趋势,每年11月至来年3月水库处于冰冻期,可忽略其蒸发量。库面年总蒸发量为74.30万m3,采用干旱区水上光伏电站新模式,并按水库70%的覆盖率进行覆盖,每年节水量为 52.01 万 m3。
图4 不同月份水库库面蒸发量 文章来源:《干旱区资源与环境》 网址: http://www.ghqzyyhjzz.cn/qikandaodu/2020/1124/374.html