浅谈新疆地区太阳能光伏发电的应用廖新华

浅谈新疆地区太阳能光伏发电的应用廖新华

廖新华

（新疆同方信息系统工程有限公司新疆830021）

摘要：太阳能是一种清洁高效的新能源，具有传统化石能源无法比拟的优势，每天到达地球表面的辐射能大约相当于2.5亿万桶石油的能量。进入21世纪后，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。光伏发电具有安全可靠、无噪音、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在新疆地域辽阔、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用和广阔的应用市场。

关键词：新疆地区；太阳能；光伏发电；应用

1新疆太阳能资源分布

1.1新疆太阳辐射资源分布

根据太阳辐射量可将新疆分为4个资源带：（1）北疆中北部为亚丰富带，年太阳总辐射量为5000-5400MJ/m2；（2）天山以北为较丰富带，年太阳总辐射量为5400-5800MJ/m2；（3）天山以南为次丰富带，年太阳总辐射量为5800～6200MJ/m2；（4）东疆东部为资源丰富带，年太阳总辐射量＞6200MJ/m2。

1.2新疆太阳辐射月分布特征

新疆太阳总辐射的月际变化呈峰值型。太阳总辐射月最大值出现在6月份的哈密地区，最小值出现在12月份的博州一带，峰值是谷值的7.8倍。从10月—翌年2月的秋、冬季，月总辐射最大值主要出现在新疆南部低纬度地区。3—9月的春、夏季，南疆风沙大、浮尘多，辐射相对减弱，而北疆、东疆地区虽然纬度高，但气候较好，大气透明度高于南疆。因此，太阳总辐射月总量的峰值出现在哈密一带。夏季总辐射高于冬季，5—10月的辐射量约占全年总辐射量的2/3。从总辐射月总量的分布来看，东疆高于南疆，南疆大于北疆。

2新疆地区太阳能发电应用现状分析

2.1太阳能光伏发电电源有功输出特性

目前，新疆地区太阳能光伏电站大多不受电网调度运行部门的直接控制，所以太阳能光伏电站不能参与电网电压的调整和电网的调频。由于太阳能电源有功输出具有随机性和间歇性，输出随光照强度等参数发生较大波动，且平均每天有7～10h能够发电，因此，太阳能电源有功输出难以平衡并网点所带负荷。当大容量太阳能光伏电站接入电网时，其有功输出随机性会在一定程度上影响并网点频率，极端情况下会引起并网点频率大幅降低，使得配电网的调频难度增加。

2.2太阳能光伏发电电源消纳与送出问题

现阶段，新疆太阳能光伏电站装机容量快速增长，然而太阳能发电电源消纳能力却受到限制，主要有以下2方面的原因：

1）新疆地广人稀，新疆的电力市场空间比较小，输电线路长，企业自备发电机比例高，挤占了电力市场，致使公用电厂消纳能力受限；

2）太阳能光伏电站建设周期短，输变电项目建设周期长，较大程度上制约了新疆太阳能发电电源的消纳能力。受太阳能光伏电站有功输出的季节性影响，许多太阳能光伏电站所发电量送出会受阻。在冬季运行方式下，太阳能光伏电站发电量不足，所发电量可以送出，但在夏季，光照充足时，太阳能光伏电站发电量较大，现有输电线路不足以将太阳能光伏电站所发电量全部送出，会产生弃光现象。

3提高太阳能发电电源消纳能力

3.1太阳能光伏电站的规划

对太阳能光伏电站的建设进行合理规划，能有效提高太阳能发电电源的消纳能力并减小太阳能发电电源的弃光率。太阳能光伏电站的规划设计涉及安装容量、安装地点、太阳能光伏发电组件的安装倾角、置信容量和经济效益等。求解太阳能光伏电站容量的主要方法有人工智能优化算法、直观类方法等。优化算法则主要为考虑太阳能发电有功输出与负荷的随机性，基于系统可靠性分析的方法，用大量数据拟合太阳能光伏电站容量与系统可靠性的关系。直观类方法不考虑太阳能发电电源输出有功的随机性，仅根据月平均光照强度用较为简单的公式计算；或者直接对工程寿命周期内系统的投资成本、运营维护成本的经济模型进行优化求解。

3.2太阳能发电电源有功出力和负荷预测

对太阳能发电电源的有功功率输出进行精细化预测，把太阳能光伏电站采用实时调度运行是保证用电电网稳定经济运行的重要措施之一。国外目前主要采用2种方式来研究：（1）利用天气预报数据直接对太阳能光伏电站的输出功率进行预测；（2）以往年太阳能光伏电站发电数据为基础，进而预测太阳能光伏电站的发电功率。现行的电网发电计划，主要依赖于对本地区用电负荷的精确预测。因此，在将太阳能发电出力和负荷的预测精细化的基础上，适当调整常规能源的发电计划，可提高太阳能发电电源的发电量，从而有效提高电网中太阳能发电电源的消纳能力。

3.3太阳能光伏发电电能的就地消纳

处处阳光处处电，新疆西部地区利用太阳能光伏发电在解决通信、广播、电视电源和无电人口用电等方面已经开始取得显著成效，曾成功地实施了"科学之光"、"阳光计划"、等太阳能专项计划，成为全国规模较大的实施太阳能专项计划的地区。

（1）在通讯、广播、电视等领域，提供微波中继站太阳能发电电源约达200KW以上；电话乡乡通电源100多千瓦；在兰新拉光缆通信工程应用太阳能发电电源近100KW，太阳能发电电池电源增量迅速。

（2）积极推广户用太阳能光伏电源，既可供家庭独立固定使用，又能供游牧家庭使用，便携简便，安全可靠，性能优越，深受欢迎；南疆偏远山村每户安装光伏电源40Wp，给许多农牧民解决了照明、看电视、收听广播录音机的供电问题，被称为太阳村。

（3）在新疆偏远山村学校建成太阳能光伏电站，尽早解决学校供电问题和电化教学等，对提高新疆偏远山村青少年一代的科学文化素质至关重要，是今后光伏发电应用的重要方面。

（4）由于新疆部分边防哨所无电，在边防哨所安装光伏电源系统，解决照明、看电视、听收录机及通信的供电问题，每座功率为1～2KW，极大地改善了边防官兵的工作生活条件。

目前，新疆已在部分县城建成10KW以上规模的县级太阳能光电站数座，全区各类太阳能光电设施容量已超过2MW，并且推广太阳能热水器，太阳灶，太阳能采暖房、温室、牛羊暖圈等，使太阳能应用率提高、应用面积和规模增大、用途更为广泛。

3.4太阳能光伏发电电能的外送

从新疆电能外送条件来看，2014年建成了哈密—郑州±800kV特高压直流输电工程，2016年又将建成准东—华东±1100kV特高压直流输电工程，直流输送容量可达1900万kW。为我国大容量光伏电源的外送、开发及消纳开辟了新的通道。在此前提之下，提出了在我国北部地区利用新型直流输电技术建立广域可再生能源电网结构的构想，使得各类能源得以有效整合，以平衡新能源输出功率的间歇性和不稳定性；论述了适用于超远距离大容量电力输送的分频输电和半波长输电的特点及发展前景。近年来，新型直流输电技术进一步发展，但由于电源变换器（voltagesourceconverter，VSC）直流输电使用的开关器件为全控型，因此开关器件的容量限制了输电量。目前VSC直流输电在远距离、大容量输电领域尚无法取代传统直流输电，其电压等级和传输容量有待进一步研究，但在地域性可再生能源消纳和分散式并网光伏电源领域可以与传统直流输电相配合。

4结束语

太阳能是一种现实的能源，又是一种未来的能源。大力推广应用太阳能，提高新能源在能源结构中的比重，是新疆新世纪可持续发展的必然选择。把丰富的太阳能和地下水资源利用起来，对于解决西部无电缺水及沙化问题，改善生态环境，建设绿色大西北，发展新疆经济，具有积极的意义。新疆太阳能综合应用无疑具有非常广阔的发展前景。

参考文献：

[1]经济新常态下新疆光伏产业发展战略研究[J].王世英，龚新蜀.新疆社科论坛.2016（06）

[2]大力发展新疆光伏产业加快推进我国光伏应用市场[J].王世江，高宏玲，王勃华.太阳能.2011（02）

[3]新疆光伏产业发展前景研究[J].弋智勇.合作经济与科技.2015（18）

作者简介：

廖新华（1972.11-），男，新疆乌鲁木齐人，大连理工大学，电气工程及自动化本科，职位：工程师，单位：新疆同方信息系统工程有限公司，研究方向：新能源在新疆地区的广泛使用