探讨云彩对太阳能发电的影响(图)

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关键词:太阳能发电,光伏发电,遮光效应

      美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)生产并提供了丰富的数据集,用以说明,云彩经过太阳能发电装置时,每秒钟都会发生什么。

      17个测量站靠近夏威夷檀香山国际机场,就在瓦胡岛(Oahu)上,收集数据都是间隔1秒,全年进行收集。

      对这一数据集产生极大兴趣的,是公用事业机构,大型光伏(PV)系统开发人员,气象预报,系统操作员,实验室和大学。

      因为理解云的阴影经过大型光伏发电系统时的特点,所以,公用事业机构的官员可以制定策略,更好地管理这些波动,使电网不会受到不利影响。

      可靠的太阳光,每一天都照在地球上,同样可靠的是,云每一天都会经过,遮蔽植物群和动物群、建筑物及山脉,不管怎样都是这样。

      这些云层经过太阳和大型太阳能装置之间的时候,会发生什么呢?在把太阳光子转换成电子发电的效率上,损失了多少?

      直到最近之前,这些问题在很大程度上是没有答案的。

      能源部资助的这项研究,是由国家可再生能源实验室进行的,这项研究支持的夏威夷清洁能源规划(HCEI:Hawaii Clean Energy Initiative),是一个多方面的方案,可以大幅提高夏威夷可再生能源的利用。这项研究还包括通用电气公司(General Electric),夏威夷电力公司(Hawaiian Electric Company)和夏威夷国家能源研究所(Hawaiian National Energy Institute)。

      这一信息随后可以用来预测,中型和大型光伏发电系统每1秒间隔的光伏输出可能是多少。

      所收集的数据,“让我们可以建立一个太阳能监测网络,精确模拟云究竟如何影响大型光伏发电系统,”国家再生能源实验室资深科学家大卫•任纳(David Renne)说。“这种时间同步数据是独一无二的。所有17个站每秒进行的测量,都完全是在相同时间。这使得这一阵列可以“看到”云经过,并模拟光伏系统的可能行为。”

      “17个测量站的每一个,测量的太阳能都是在太阳的可见光谱,是测量这些光谱到达地面水平表面时的情形,”任纳说。国家再生能源实验室太阳能辐射研究实验室的研究人员,设计了这种设备,从而可以使用全球卫星定位系统,在17座测量站每秒进行并发测量。

      “数据每一秒都必须收集,因为光伏发电系统对阴影的反应非常迅速,”任纳说。“我们必须确保真正获得详细的波动特征,”这就是光伏输出的陡降和骤升,原因是浮云等因素。

      任纳指出,该数据集可以模拟高达30兆瓦的公用事业级系统。“云可以在很短时间内导致相当显著的上升或下降。”任纳说,因为太阳能发电成了能源结构中更大的一部分,所以,这些跳跃可以导致电网的波动,这些波动如果不减轻,就会引起浪涌、波动,以及公用事业运营商头疼的问题。

      储存太阳能所产生的电力,是处理这些波动一种方式。另一种是利用基础设施和软件包来稳定电网。

      “如果他们有良好的云模式统计信息,他们就可以设计一些系统,把它们连接在一起,沿着一定的方向,尽量减少云经过时的影响,并抑制这些波动,”任纳说。

      一个新的见解是,因为非常大的太阳能电池板阵列会有一种平滑的波动,相对比的是大幅上升和下降,这种情况可能发生,是因为云经过一个单一的电池板或小型屋顶阵列。

      太阳能发电是特别有用的,在炎热的夏天,对空调的需求是最高的。也是在这个时候,太阳最耀眼,太阳能电池板处在产能高峰期。(作者:熔桓)

     

    (审核编辑: 智汇胡妮)