陕北地区应用光伏发电和微风发电的理论研究

《陕北地区应用光伏发电和微风发电的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、陕北地区应用光伏发电和微风发电的理论研究成珂，贺延琛，王忠伟西北工业大学，西安，中国，710072【摘要】本文以榆林市和延安市气象资料为基础，根据光伏发电和风力发电的主要影响因素，建立了供电模型，对陕北地区应用光伏发电和微风发电的潜力进行了理论分析。研究表明，不同的安装倾角使得光伏发电系统性能可以达到30%～40%差距，榆林市在安装倾角40°时，得到年发电量的最大值为1.44kWh/Wp；延安市在安装倾角30°时，得到年发电量的最大值为1.32kWh/Wp；陕北地区年平均风速稍大于4m/s，风资源主要集中在3m/s

2、-8m/s之间，约占70%，采用垂直轴风力发电机年利用小时数在2000小时以上，水平轴风力发电机年利用小时数在1300小时以上，垂直轴风力发电机能多获得50%以上的电量。【关键词】光伏发电；风力发电；可再生能源1引言陕北地区位于陕西省北部，包括榆林市和延安市，属半干旱季风气候区，光照充足，平均每天日照时间6-8小时，年日照时数2600～2900小时，年太阳总辐射为5000～5500MJ/m2，年平均风速4m/s左右，具备开发利用太阳能和风能的有利条件。本文主要探讨了这一地区开发利用太阳能和风能的理论问题。2气象资料

3、陕北地区是陕西省太阳能资源最丰富的地区，其中：榆林市位于陕西省最北部，在东经107°28'~111°15'，北纬36°57'~39°34'之间，年平均气温10℃，年均日照数2500~2900小时；延安市北连榆林市，在北纬35°21′～37°31′，东经107°41′～110°31′之间，年均气温11℃，年均日照数2300~2700小时。上述地区各月日照辐射和平均气温如图1和图2所示：图1.陕北地区各月日照辐射图2.陕北地区各月平均气温陕北地区位于陕西省北部，包括榆林市和延安市，属半干旱季风气候区。榆林市年平均风速为

4、4.20m/s，延安市年平均风速为4.44m/s，按月分情况布如图3所示：图3.平均风速3光伏发电潜力研究根据光伏发电理论，依据当地各月日照辐射和平均气温资料，将光伏组件正南朝向布置，按月模拟计算1Wp光伏组件在不同安装倾角情况下发电性能，结果如图4和图5所示：图4.榆林市月发电量图5.延安市月发电量由性能模拟的结果可以看出，陕北地区在5月份以10°安装倾角的光伏组件可以获得全年中最大的月发电量，其中榆林市为0.15kWh/Wp，延安市为0.13kWh/Wp。这是由于5月份是当地全年日照辐射最高的月份，同时气温不高

5、，温度升高对光伏发电的性能影响不大。4风力发电潜力研究根据风速分布和电机特性，模拟了风力发电机的发电情况。其中垂直轴风力发电机设计风速6m/s，启动风速3m/s，额定风速8m/s；水平轴风力发电机设计风速6m/s，启动风速4m/s，额定风速10m/s。根据以上条件，发电功率与风速的理论模拟关系如图6所示：图6.风速功率关系这样，600W风力发电机在榆林市和延安市的全年不同风速下的理论发电量如图7和图8所示：图7.榆林市理论发电量图8.延安市理论发电量根据模拟结果，榆林市垂直轴风力发电机年发电量为1216KWh，水平

6、轴风力发电机年发电量为783KWh；延安市垂直轴风力发电机年发电量为1430KWh，水平轴风力发电机年发电量为931KWh。可以看出，在陕北地区采用垂直轴风力发电机，比常规水平轴风力发电机每年能提高50%以上的发电量。这主要是由于当地风资源主要集中在3m/s-8m/s的区间，垂直轴风力发电机扭矩大，启动风速小，因此利用这些风资源更容易，实际效率也就更高。5结论本文根据气象资料，通过建立性能模型，对陕北地区应用光伏发电和风力发电进行了研究，得到了如下结论：（1）对于已知地区，日照辐射和环境温度是确定的，可优化的是安装

7、倾角，不同的角度使得系统性能可以达到30%～40%差距；（2）榆林市在安装倾角40°时，得到年发电量的最大值为1.44kWh/Wp；延安市在安装倾角30°时，得到年发电量的最大值为1.32kWh/Wp；两市均是在安装倾角90°时得到年发电量的最小值，分别是0.96kWh/Wp和0.84kWh/Wp。（3）陕北地区年平均风速稍大于4m/s，风资源主要集中在3m/s-8m/s之间，约占70%，8m/s以上只占25%，其余分布在小于3m/s的范围内。（4）陕北地区垂直轴风力发电机年利用小时数在2000小时以上，水平轴风力

8、发电机年利用小时数在1300小时以上，垂直轴风力发电机能多获得50%以上的电量。参考文献[1]沈辉，曾祖勤，太阳能光伏发电技术[M]，北京：化学工业出版社，2005.[2]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M],北京：北京工业大学出版社，2001.[3]王炳忠，地面斜面辐射量的计算[J]，太阳能，2000，3，P16-17.[4]王健强，独立光伏发电系统[J]