气象要素特指表征大气物理现象、物理变化过程的物理量,例如气温、气压、湿度、风、云、降水量、能见度、日照、太阳辐射等。随着风能、太阳能资源在能源气象领域关注度的不断提高,风速、太阳辐射等气象要素的监测越来越受到重视。作为气候资源的重要组成部分,风能、太阳能资源受到各种气象要素的影响,具有因时而变、因地而异的特点。
风是既有大小又有方向的向量,风速和风向是描述风的两个重要参数。计算风能的方法如下:
式中 ρ——空气密度;
A——气流流过的截面积;
v——气流速度。
由风能公式可以看出,风能的大小与气流速度的立方成正比。因此,在风能计算中,风速是最重要的因素,风速值的正确与否决定了风能计算的准确性。另外,空气密度也是直接影响风能的关键因子,可通过由气压、气温和相对湿度组成的经验函数计算得到。所以风电场的测风系统,需要对风速、风向、气压、气温和相对湿度等气象要素进行监测。
光伏发电是利用光电效应,将太阳辐射能直接转化成电能。在充分考虑组件安装面积、组件转换效率及温度修正、组件安装倾角修正、逆变器和线损修正等多种因素后,得到功率计算方法如下:
式中 E——倾斜面太阳辐射强度;(www.xing528.com)
A——组件安装面积;
η——组件转换效率;
ηt——组件转换效率温度修正系数;ηn——逆变器效率系数;
ηl——线路损失修正系数。
在光伏阵列安装位置、逆变器选型确定后,光伏电站输出功率主要受到太阳辐射强度和温度的影响。光伏电站输出功率与太阳辐射强度呈高度正相关,太阳辐射强度越大,电池组件输出功率就越大。对于一个具体的电站,太阳辐射强度主要取决于天气状况、太阳高度角等因素。在晴朗的天气条件下,云量很小,大气透明度高,到达地面的太阳辐射就强,光伏电站输出功率就大;天空中云、气溶胶多时,大气透明度低,到达地面的太阳辐射就弱,光伏电站输出功率就小。另外,电池组件对温度非常敏感,温度的升高会降低硅材料的禁带宽度,进而影响组件的电性能参数,导致组件的开路电压降低,短路电流微增,输出功率减小。
综上所述,风速、风向、气温、相对湿度、气压、辐照度、云等要素是影响新能源发电的主要气象因素。
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