申報開發(fā)二批光熱示范項目，須從輻射測量開始
發(fā)布者：本網(wǎng)記者Courtney | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評論 | 10656查看 | 2017-09-12 19:23:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：光熱行業(yè)翹首以待的第二批示范項目雖然尚未明確申報時間與流程，但目前已有許多項目方計劃申報二批及后續(xù)光熱示范，推進較快的部分項目方已經(jīng)開始以測光為主的前期光資源評估工作。
從前期到投運，光資源數(shù)據(jù)貫穿電站全生命周期
對于項目投資商來說，投資建設電站是為了盈利，和光伏電站類似，光熱電站也是“靠天吃飯”，在其他條件一樣的前提下，光資源越好意味著發(fā)電量越多，自然收益也越多。每年發(fā)電量可以達到多少，可以賺取多少利潤，多少年能夠收回投資，這些問題的答案必需通過精確的輻射數(shù)據(jù)才能計算得出，而這些問題也恰恰是投資者最關注的，也是決定項目能否順利融資和推進建設的基礎。
在太陽能資源評估方面光熱與光伏有所區(qū)別，光伏電站資源評估是通過GHI（全輻射）來衡量，因為光伏發(fā)電無論是散射光還是直射光都能用于發(fā)電。而只能利用直射光的光熱電站必須測量評估出準確的太陽能直射輻射量（DNI）數(shù)據(jù)，項目地的DNI值關乎光熱電站可利用太陽能總量與發(fā)電量，關乎項目的經(jīng)濟可行性，也是光熱電站設備選型設計時的重要參考依據(jù)。若DNI數(shù)據(jù)不準確，將直接導致一系列核心問題發(fā)生變化，如光熱電站選址或需重新確定、發(fā)電量或需重新計算、經(jīng)濟效益需重新計算等等。
此外，據(jù)北京瑞科同創(chuàng)能源科技有限公司副總經(jīng)理楊靖文介紹，項目建成之后輻射測量工作仍須繼續(xù)運行。在前期開發(fā)階段，測光設備主要用來進行資源評估和發(fā)電量計算以及項目設計；電站建成之后的運維階段，測光設備仍然要用來進行項目的實時監(jiān)測，為電站的控制及功率預測等應用提供數(shù)據(jù)。
根據(jù)國外項目的實際經(jīng)驗，通常在電站建成之后，每年仍然要結(jié)合實測數(shù)據(jù)以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行動態(tài)的代表年訂正，并參考實際運行水平對電站進行評估，用來指導運維期間的工作安排。
可以說，獲取精確的光資源數(shù)據(jù)從項目立項到電站退役的全生命周期內(nèi)都是十分必要的。
為什么要采購測光設備進行實地測光？
據(jù)了解，目前光熱電站開發(fā)商獲取光資源數(shù)據(jù)的途徑一般有采購太陽輻射儀進行實測、向氣象局購買歷史數(shù)據(jù)、從美國NASA等國際數(shù)據(jù)庫獲取免費數(shù)據(jù)或向SolarGIS等軟件供應商購買衛(wèi)星模擬數(shù)據(jù)等。
圖：中國1999-2011年平均DNI（數(shù)據(jù)來自SolarGIS）
但針對CSP項目的特點，ISES（國際太陽能協(xié)會）曾規(guī)定小立體角的角度大小和日常氣象觀測行業(yè)中小立體角的角度規(guī)定有所不同，因而常規(guī)氣象站所出具的資料對CSP電站的參考價值有限。而衛(wèi)星提供的資料由于無法準確定位，又只考慮了晴空狀態(tài)，無法考慮到實地的云層及氣溶膠對DNI的影響，加之不同來源的衛(wèi)星數(shù)據(jù)之間差異較大，故也無法單獨確定項目地的光資源條件。
總之，無論是衛(wèi)星數(shù)據(jù)、當?shù)貧庀笳緮?shù)據(jù)，還是SolarGIS等海外數(shù)據(jù)來源，都只能用于參考，要獲得準確數(shù)據(jù)則必須開展實地專業(yè)測光和光資源評估。
實地測光應注意些什么？
有業(yè)內(nèi)人士表示，開發(fā)商要對自己和投資方負責，要想獲取準確DNI數(shù)據(jù)，必須采購測光設備在項目預選地實地測光，同時可購買氣象局25年左右的氣象資料進行補充分析。
那么光熱電站項目方測光時應注意哪些問題？應在何時開展測光工作呢？
有業(yè)主提出，要保證測光數(shù)據(jù)的準確性，至少需要連續(xù)一年的逐分鐘的法向直接輻射（DNI）實測數(shù)據(jù)，同時要有水平面散射等實測數(shù)據(jù)。多位業(yè)主單位相關專家和太陽輻射儀表供應商都認為，測光時間最好安排1~3年。
據(jù)CSPPLAZA記者了解，業(yè)內(nèi)普遍認為測光越早越好的原因主要是光資源存在年際變化。光資源高于長期平均水平的年份叫作“大光年”，反之叫作“小光年”，兩者與代表年的差異達到15%都屬于正常水平。如果測光站恰好建在了“大光年”或“小光年”，會對項目的投資決策產(chǎn)生顛覆性影響。而削除這種年際變化的手段之一就是盡量延長測光時間。
就中國的國情而言，光熱項目需要盡快完成前期調(diào)研。北京智陽科技有限公司新能源部銷售總監(jiān)王健對此表示，“拿到地以后，提前一年，在融資的過程中進行測光。時間越長，在進行可研階段數(shù)據(jù)分析，投資收益率的計算才能更加準確。”
配套測量與影響因素也不容忽視
還有輻射測量供應商建議，在使用跟蹤測量太陽直接輻射（DNI）的同時，最好搭配使用總輻射散射輻射、日照時長測量裝置，以檢驗和驗證數(shù)據(jù)DNI數(shù)據(jù)的完整性，這對設備出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)的相對完整性也有很大作用。
據(jù)了解，測光站一般還有對光熱發(fā)電站影響較大的其他因素的測量，如測量項目所在地的能見度、云、沙塵、空氣溫濕度、風速風向、大氣壓力、降雨量、雪深等。
此外，地形地貌等地理要素也是影響DNI的一個重要因素，實測證明，相距僅十幾公里的兩地，全年DNI的差別可達到數(shù)百kWh。故而在項目地布置周邊實測站、以及在使用實測站的數(shù)據(jù)時，項目開發(fā)商需要注意實測站點之間的地形地貌是否存在較大差異。
如何選擇最適合的輻射測量設備？
測光數(shù)據(jù)既然如此重要，那么項目方務必要采購最適合的輻射測量裝備。一般來說，在輻射測量裝備的采購中，數(shù)據(jù)精準度是關注重點，相對來說價格因素對采購的影響較小。在一個動輒投資十幾億的光熱項目中，單套平均三十萬左右的太陽輻射裝備投資并不顯眼。
據(jù)CSPPLAZA記者了解，太陽輻射儀分為實測和計算兩大類，實測類即將直接輻射表裝在太陽跟蹤器上直接測太陽DNI的值，計算類則利用總輻射值和散射值計算得出直接輻射值，價格上后者低于前者，但精準度上前者高于后者。計算轉(zhuǎn)換得出的結(jié)果跟實際的DNI可能存在一定差距，故而對于光熱電站來說，采用全自動雙軸追蹤式觀測方式的高精度實測儀表較為適合。
針對不同地區(qū)的特殊自然環(huán)境，也需要在測光儀器的選擇和測光站布置上作出相應調(diào)整。目前中國光熱電站普遍建設在高寒、強風、多沙塵的區(qū)域，這就需要選擇功耗較低的測光設備、做好測光期間的設備清潔工作，并在測光工程的施工中，加強對防風的細節(jié)處理。原因是測光儀功耗越低，出現(xiàn)供電不足的故障概率越低，在野外長期生存的能力越強，對電站提供的DNI數(shù)據(jù)就越準確。此外，清潔度也直接影響了測光儀的精度和壽命。
測光設備的供貨、安裝周期一般依公司而定。CSPPLAZA記者了解到，國內(nèi)幾大太陽輻射儀供應商有現(xiàn)貨時一般立即可發(fā)貨，而在沒有現(xiàn)貨或需要從海外發(fā)貨的情況下，供貨周期一般在2~10周之間。據(jù)荷蘭kipp&zonen中國區(qū)服務經(jīng)理滕琳介紹，測光儀的安裝與配置和現(xiàn)場施工條件有關，一般在2~7天內(nèi)完成，但不排除現(xiàn)場出現(xiàn)某些問題的誤工造成的時間推遲。
此外，目前市場上應用較多的輻射測量裝備更多是國際品牌，主要有荷蘭kipp&zonen、美國Campbell、日本EKO、西班牙Geonica公司ST系列等。這些品牌在國內(nèi)都有固定代理商，如在光熱發(fā)電領域比較活躍的北京瑞科同創(chuàng)能源科技有限公司、北京智陽科技有限公司、北京曙光新航科技有限公司、北京藍陽惠通科技有限公司等。
相對來說，國產(chǎn)輻射測量裝備市場占有率較低，產(chǎn)品質(zhì)量也需要盡快提升。據(jù)了解，在過去的十余年間，光伏電站激增，帶動具有成本優(yōu)勢的國產(chǎn)測光設備市場擴大，但實際應用中，國產(chǎn)測光設備精度低、不穩(wěn)定、可靠性差等問題逐漸暴露，甚至導致越來越多的業(yè)主或運維單位開始用進口測光設備來對現(xiàn)有的國產(chǎn)設備進行更換。部分業(yè)內(nèi)人士認為，國內(nèi)太陽輻射儀生產(chǎn)廠商仍然需要多向國外設備制造商學習經(jīng)驗、增強專業(yè)性，拿出工匠精神，避免一味模仿，要有自己的想法和創(chuàng)新。
同時，測光儀行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新，取決于相關行業(yè)的市場需求。只有看到中國市場的擴大趨勢，才能讓企業(yè)下定決心投入資金、人力進行針對性的研發(fā)。
數(shù)據(jù)分析應用和傳輸成未來測光設備創(chuàng)新方向
據(jù)CSPPLAZA對數(shù)位太陽輻射儀表行業(yè)從業(yè)者的采訪，測光行業(yè)未來的發(fā)展方向為：設備上提高精準性、可靠性、環(huán)境適應性；數(shù)據(jù)上精化分析和運用；數(shù)據(jù)傳輸上，傳輸方式更加多樣。
楊靖文對此表示，測光站的數(shù)據(jù)傳輸方式更加多樣，這也是為了滿足大量項目由前期開發(fā)轉(zhuǎn)為后期運維的需求，如由前期的GPRS無線傳輸，轉(zhuǎn)為后期MODBUS協(xié)議的實時傳輸。并且對于大型項目，預計還會組建氣象觀測網(wǎng)，服務于項目的整體運行，這對于測光系統(tǒng)的配套軟件也提出了更高的要求。滕琳也表達了類似觀點，認為未來測光儀數(shù)據(jù)傳輸將走向直接傳輸模式，以降低失誤率和故障率。
王健則認為，測光的發(fā)展方向主要在數(shù)據(jù)的分析和應用，畢竟無論是前期的測光對于是否適合建設光熱電站和收益率的分析，還是后期運維過程中，電站的正常運行、故障的判斷、發(fā)電量的預測等問題，都是在數(shù)據(jù)應用層面。
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