曹妃甸地区太阳能资源的评估与利用

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Industrial Technology & Vocational Education

Vo1.14 No.4December. 2016

曹妃甸地区太阳能资源的评估与利用

申英霞，孟宏杰，石惠文

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063299）

摘 要：研究开发和利用太阳能资源有利于缓解一次能源的消耗。曹妃甸一带属于大陆性季风气候，具有明显的暖温带半湿润季风气候特征。通过对曹妃甸地区太阳能资源的调查与统计，综合评价曹妃甸太阳能资源较为丰富，属一级可开发及利用区。

关键词：太阳能；能源；评估与利用

B 文章编号：1674-943X(2016)04-0006-02中图分类号：TK89 文献标识码：

The󰀁Evaluation󰀁and󰀁Utilization󰀁of󰀁Solar󰀁Energy󰀁in󰀁Caofeidian

SHEN Yingxia, MENG Hongjie, SHI Huiwen

(Tangshan Polytechnic College，Tangshan 063299，China)

Abstract：Research and utilization of solar energy resources is conducive to ease the consumption of primary energy. Caofeidian

area belongs to the continental monsoon climate, with warm temperate semi-humid monsoon climate characteristics significantly. Through the investigation and statistics of solar energy resources in Caofeidian area, this paper comprehensively evaluates that solar energy resources in Caofeidian is more abundant, which belongs to the first level development and utilization zones.

Key󰀁words：solar energy; energy; evaluation and utilization

0 引言

全球经济的维持与发展离不开能源的支持，而主要依赖石油的国家越来越意识到这种不可再生能源的消耗减少带来的种种危机，必须向未来新型能源结构过渡。许多国家早已开始对太阳能及其它可再生能源进行开发与利用。对于我国这样的能源消耗大国为了维持长期的可持续发展，也同样意识到开发太阳能资源的重要性

[1]

一种方式是通过光伏太阳能板将太阳能直接转化成电能，称为太阳能光伏发电。

1 曹妃甸地区的太阳能资源评估

1.1 曹妃甸太阳能资源评估

曹妃甸一带属于大陆性季风气候，具有明显的暖温带半湿润季风气候特征。通过对曹妃甸地区太阳能资源的调查与统计，综合评价曹妃甸太阳能资源较为丰富，属一级可开发及利用区。表1中数据来自中国气象局的研究成果，描述全国太阳能资源分布情况进行

[2]

。

太阳能是一种被公认的绝对清洁、可再生能源。开发并利用太阳能可以有效的解决能源短缺、环境污染等种种问题。但是由于之前技术的限制，太阳能资源没有很好的被开发和利用。随着新材料、新技术的快速发展，太阳能光束分散、转化率低等问题正在逐步被克服。

利用太阳能发电是一种较好的利用方式。目前太阳能发电有两种方法。一种是太阳能转化成热能，再按照传统方式发电，称为太阳能热发电。另

全年日照小时数年总辐射量（kj）

大于3000h大于580/cm2 内蒙西部甘肃西部新疆西部青藏高原大于75%

。通过对全国各地的太阳能的辐射

量的调查及统计，特别着重对曹妃甸区域的调查及统计。（日照时长统计方法：根据各季度的最长日照时长和最短时长计算各地的日照时长，太阳能辐射量统计方法：通过对各区域的时间段的研究、调查及统计，得出各区域的年平均辐射量）

通过分析表1发现曹妃甸地区属于华北地区，

1600 2400h

420 500/cm2 东北北段长江下游两广、福建云南、河南、陕西

40% 60%

小于1600h小于420/cm2 重庆、四川贵州、广西江西部分地区小于40%

表1 全国地区太阳能资源统计表

2400 3000h500 580/cm2 新疆北部东北、内蒙东部华北、陕北、宁夏

甘肃部分60% 75%

地域

年日照百分率

2016 - 08 - 25收稿日期：

申英霞（1980 - ），女， 河北邯郸人，硕士，讲师，主研方向为新型能源的利用。作者简介：

第 4 期

申英霞，孟宏杰，石惠文:曹妃甸地区太阳能资源的评估与利用

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全年日照小时数在2 4003 000h，年总辐射量在

500

800kJ/cm2，年日照百分率在60%

75%，

为较好开发太阳能资源的区域。

为了进一步评估曹妃甸的太阳能资源，本文对来自河北省气象局2012—2015年近4年的曹妃甸地区的天气数据进行统计、分析与评估[3]

。下

面是曹妃甸2012-04—2015-12的历史晴天的统

计数据图。

图1 2012-04—2014-03期间各季度晴天天数

图2 2012-04—2014-03期间

各季度晴天统计情况

图1统计了2012-04—2014-03 2年时间曹妃甸地区晴天与多云的天数数据。图2为2012-04—2014-03 2年各季度晴天数的统计数据。统计结果发现曹妃甸地区天气主要以晴天及多云为主，该天气太阳能资源较为充沛。

图3 2014年曹妃甸光照时间统计

图4 2015年曹妃甸日照情况统计

太阳能累计小时数和太阳的光照强度决定了太阳能资源的大小。根据图3、图4显示曹妃甸地区4-11月的日照时间较长，平均日照时数可达6.9小时，而1、2、12月的日照时长相对来说比较短，但是这3个月的最低光照量也不低于500小时。初略统计曹妃甸的近4年的平均日照时数6.2h，年平均日照小时数2 518.5h，年辐射总量217 112cal/cm2。

通过曹妃甸的光照时长的统计，以及对曹妃甸太阳能资源数据的统计的分析(见表2曹妃甸太阳

能资源统计)，曹妃甸地区具有良好太阳能开发利用的自然条件。

表2曹妃甸太阳能资源统计

月份太阳光照太阳辐射总量相当于燃烧时长（h）Kcal（cm *a）-1标准煤（kg）

12—2月50065050541101353—5月58976061681261386—8月76090071751461519—11月

600780

5064

120145

2 曹妃甸的太阳能的开发与利用

2.1 太阳能发电系统设计

随着光伏材料的快速发展与应用，光伏发电也越来越被广泛的应用与太阳能的开发与利用。太阳能光伏发电系统的基本组成包括：太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等

[4-5]

。

注：理论年发电量=年平均太阳辐射总量*电池总面积*光电转换效率；实际年发电量=理论年发电量*实际发电效率；辐射量决定发电量。

图5 太阳能电池发电系统示意图（下转第28页）

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工业技术与职业教育

第 14 卷

展校企合作并没有制约制度，所以校企合作方签署和做协议时可以通过友好协商后写入一些制约条款，明确合作各方的权利、责任和义务,如有出现违反相关合作协议、制度的行为,应严格按照相关条例予以惩处,对另一方或多方进行赔偿。同时,院校和行业企业也要也要共同完善相关管理制度以及协议,强化其约束力度，形成制度保障体系。 3.3 创建多方参与的校企合作保障机制

保障机制就是说必须具有一定的法律法规来保障合作的顺利进行。没有保障机制的合作，是容易随时破裂的。校企合作是需要校企双方，教育行政主管部门，行业协会等各方的协调与合作的，故更需要一个保障机制。《职业教育法 》《国家中长期教育改革与发展规划纲要( 2010

2020) 》等文中都提到要健

全政府主导，行业指导的校企合作的办学机制，为校企合作提供了方针。我院在相关文件指导下，成立了

校企合作办公室，校企合作办公室依据上级指示和本地企业特点，制定了校企合作的若干文件，为学院各系、各部门与企业的合作提供了制度保障，并且为各系、各部门的校企合作提供帮助。目前，学院各系都在积极拓展自己的合作企业，效果良好。

[1]崔发周.高职教育校企合作机制的分类与构建[J].职教论

坛.2016(7)：21-22.

[2]姚蕾,邸志刚,赵士明,孙洪军.校企融合途径研究[J]. 北 京工业职业技术学院学报. 2014(2):40.

[3]刘春英.高职机电专业校企合作长效运行机制的研究[J]. 职业技术研究. 2012(23):195.

[4]罗志.高职院校办学特色形成机制研究[M].湖南:湖南大 学出版社,2012：14-19.

[5]徐筱,李滨.高职校企合作长效运行机制的实践与探索[J]. 浙江纺织服装职业技术学院学报. 2010(4):90.

[6]龚艳霞.高职院校校企合作长效机制研究[D].长沙：湖 南师范大学，2014：42-44.

（上接第7页）

2.2 太阳能光伏发电系统容量设计2.2.1太阳能电池方阵容量计算公式

太阳能电方阵倾角的确定：倾角的选择有两种方法，第一种采用计算机辅助设计软件计算最优化倾角，达到此倾角时即要兼顾冬季与夏季的差异最小，同时全年总辐射量最大。选择最佳倾角可以使系统造价降低，设计更为合理。第二种也可以根据当地纬度由下列关系粗略确定固定太阳能电池方阵的倾角。

表3 太阳能方阵倾斜角和维度对应表

所在地区

0°25°26°40°41°55°>55°

纬度太阳能方阵纬度值纬度值纬度值

纬度值

倾斜角+5°10°+10°15°+15°20°

5）计算所需太阳能电池组件的总充电电流为：2400Ah× 1.02 ÷6.9h÷0.9÷0.8 =493A。

6）所需太阳能电池方阵组件的并联数为：493A÷2.235A/块=221块。

7）太阳能电池方阵的总功率为：221块×38Wp/块=8378Wp。

蓄电池容量设计选用山东圣阳电源有限公司生产的阀控式全密封铅酸蓄电池。计算式为：2400Ah/d×3d÷0.68=10588Ah。

上式中 0.68—蓄电池的放电深度选用GFM-400型蓄电池（10h放电率的额定容量为10588Ah）4只（48V）[6]。

从理论与实际的计算中可得知曹妃甸地区发展光伏发电是具有可行性的

[7]

2.2.2太阳能电池方阵容量设计

1）太阳能电池组件选用型号为：33D1312×310，开路电压为21V，短路电流为2.4A，峰值电压为17V，峰值电流为2.235A，峰值功率为38Wp。

2）曹妃甸平均每日日照时数为：2518.5÷365=6.9h/d。

3）每块标准组件设计为12V蓄电池充电，4块组件串联为48V蓄电池充电，因此，所需太阳能电池组件的串联数为4块。蓄电池的充电效率为0.9；逆变器效率为0.85；20年内太阳能电池组件衰降、方阵组合损失、尘埃遮挡等综合系数为1.02。

4）计算每日负载耗电量为：115000W·h÷48V=2400Ah。

。

[1]朱思慧，樊国栋，李佳庆.中国与世界新能源利用概况[J].

能源与节能，2011(4):19-20.

[2]顾光芹 ,邢开成.曹妃甸一带太阳能资源属一级可利用区 [EB/OL].www.yzdsb.com.cn，2009-11-06.

[3]曹妃甸历史天气数据[EB/OL].http://tangshan.tianqi.com/cao feidian/，2012- 4 -01.

[4]杨贵恒.太阳能光伏发电系统及其应用[M].北京：化学 工业出版社，2011：191-227.

[5]王长贵.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业 出版社，2010：30-41.

[6]欧阳名三，余世杰.具有最大功率点跟踪功能的户用光伏 充电系统的研究[J].农业工程学报，2003(6)：272-275.[7] 冯垛生.太阳能光伏发电技术图解指南[M].北京：人民 邮电出版社，2011:20-97.