大型地面光伏電站選址研究

李 貝 蘇成華 付文輝

（東汽投資發展有限公司， 四川 德陽， 618000）

大型地面光伏電站選址研究

李 貝 蘇成華 付文輝

（東汽投資發展有限公司， 四川 德陽， 618000）

大型地面光伏電站主要選擇太陽能資源豐富地區的沙漠、戈壁、荒地等非耕用土地進行電站建設，另外需考慮大氣質量、風速、水文、地質、電力輸送等因素的影響。文章從實際工程建設的角度對大型地面光伏電站的選址需考慮的問題進行了分析研究。

大型地面光伏電站；選址；日照資源；合理性

0 引言

可再生能源 “十二五”規劃確定了主要可再生能源行業 “十二五” 期末的發展目標， 其中光伏發電裝機目標為 5GW。 光伏發電系統按照裝機容量的大小可分為下列三種系統:小型光伏發電系統: 小于等于 1MWp； 中型光伏發電系統: 大于 1MWp 和小于等于 30 MWp； 大型光伏發電系統: 大于 30MWp。 目前， 中型光伏發電系統和大型光伏發電系統均為地面電站。

大型地面光伏電站的建設對優化能源結構、保護環境，減少溫室氣體排放、節約能源都有極為重要的意義。合理選址對促進我國太陽能光伏發電技術的開發與利用，推進光伏產業發展具有非常深遠的影響。

1 大型地面光伏電站選址工作內容

大形地面光伏電站的選址工作分為兩個階段:項目預可行性研究階段的選址工作和項目可行性研究階段的選址工作。項目選址獲得審查批復后，選址工作完成，進入初步設計階段。

大形地面光伏電站在預可行性研究階段的選址工作主要是對具體的選址區域進行基本評估，確定是否存在地質災害、明顯的陽光遮擋、不可克服的工程障礙、土地使用價格超概算等導致選址不適合建設光伏電站的重大影響因素；針對選址的初步勘測結果規劃裝機容量、提出方案設想；對所提方案進行實施估算和經濟性評價。因此，預可行性研究階段需要對選址場地進行地形測繪和巖土初勘，但并不需要對方案進行圖紙設計。

可行性研究階段的選址工作，可認為是對于可行性研究時的選址工作的論證，包括項目對環境的影響評價、水土保持方案、地質災害論證、壓覆礦產和文物情況的論證等選址咨詢工作，該階段需要對選址進行土地詳勘，并對方案設想進行設計計算、提供相應圖紙，為項目實施方案作出投資概算和經濟性評價。

2 大型地面光伏電站選址基本要求

大型地面光伏電站的站址選擇應根據國家可再生能源中長期發展規劃、地區自然條件、太陽能資源、交通運輸、接入電網、地區經濟發展規劃、其他設施等因素全面考慮；在選址工作中，應從全局出發，正確處理與相鄰農業、林業、牧業、漁業、工礦企業、城市規劃、國防設施和人民生活等各方面的關系。

大型地面光伏發電站選址時，應研究電網結構、電力負荷、交通、運輸、環境保護要求、出線走廊、地質、地震、地形、水文、氣象、占地拆遷、施工，以及周圍工礦企業對電站的影響等條件，擬訂初步方案，通過全面的技術經濟比較和經濟效益分析，提出論證和評價。當有多個候選站址時，應提出推薦站址的排序。

站址場地標高應滿足與光伏發電站等級相對應的防洪標準 （見表1）。 對于站內地面低于上述高水位的區域，應有防洪設施。防排洪設施宜在首期工程中按規劃容量統一規劃，分期實施。

表1 光伏發電站的等級和防洪標準

大型地面光伏電站站址宜選擇在地勢平坦的地區或北高南低的坡度地區。應避開周邊障礙物對光伏電池組件的遮擋，避開空氣經常受懸浮物嚴重污染的地區，避開地質災害易發區，如有危巖、泥石流、巖溶發育、滑坡的地段和地震斷裂帶等。應進行地質災害危險性評估，綜合評價地質災害危險性的程度，提出建設站址適宜性的評價意見，采取相應的防范措施。大型地面光伏電站宜建在地震基本烈度為9度及以下地區，對于9度以上地區建站應進行地震安全性評價。光伏發電站站址應避讓重點保護的文化遺址，不應設在有開采價值的露天礦藏或地下淺層礦區上。

若站址地下深層壓有文物、礦藏時，除應取得文物、礦藏有關部門同意的文件外，還應對站址在文物和礦藏開挖后的安全性進行評估。大型地面光伏電站站址選擇應利用非可耕地和劣地，不破壞原有水系，做好植被保護，減少土石方開挖量。應節約用地，減少房屋拆遷和人口遷移。光伏發電站站址選擇應充分考慮電站達到規劃容量時接入電力系統的出線走廊。

在條件合適時，可在風電場內建設光伏發電站。

3 影響大型地面光伏電站選址的主要因素

3.1 日照資源

在中國廣闊富饒的土地上，有著十分豐富的太陽能資源。從中國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、寧夏南部、甘肅、內蒙古南部、山西北部、陜西北部、遼寧、河北東南部、山東東南部、河南東南部、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區的太陽輻射總量很大。尤其是青藏高原地區最大，這里平均海拔高度在 4000m 以上， 大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。

按接受太陽能輻射量的大小，全國大致上可分為五類地區，中國太陽能資源分布如圖1所示，表2是中國太陽能資源分布表。

圖1 中國太陽能資源分布圖

表2 中國太陽能資源分布表

一、 二、 三類地區， 年日照時數大于 2000h，輻射 總量高于 5000MJ/m2·a， 是 我國太陽 能資源豐富或較豐富的地區，面積較大，約占全國總面積的 2/3 以上， 具有利用太陽能的良好條件。 四、五類地區雖然太陽能資源條件較差，但仍有一定的利用價值。

大型地面光伏電站選在太陽能資源豐富的一、二類地區， 一般選取當地最近 8～10a 的太陽能輻射總量年平均值，作為光伏發電項目選址的依據，在計算太陽能光伏電站的發電量時都采用峰值日照時數作為參考。

峰值日照時數，將當地的太陽輻照量折算成標準測試條件 （輻照度 1000W/m2） 下的小時數。

峰值日照時數計算方法

Tp=Q/(1000W/m2)

式中:Tp是一段時間的峰值日照時數， Q 是一段時間的總輻射曝輻量， 1000W/m2指的是太陽電池的標準光源測試條件；Q在氣象站的測量單位 是 MJ/m2， 計 算 中 首 先 將 其 轉 換 為 kW·h/ m2， 1kW·h/m2=3.6MJ/m2。

參照國家標準 《光伏并網電站太陽能資源評估規范》中太陽能資源評估的參考判據，以日峰值日照時數為指標，進行并網發電適宜程度評估，等級見表3。

表3 水平面日峰值日照時數等級

3.2 大氣因素

大氣質量因素包括:空氣透明度、空氣內懸浮塵埃的量及物理特性、鹽霧等具有腐蝕性的因素。

（1） 空氣透明度因素有可能存在以下情況:當地日照輻射總量中因空氣透明度低而導致反射光和散射光占日照輻射總量的比例較大，從而影響光伏發電組件種類的選擇，如不考慮此因素，則易導致晶體硅和非晶硅組件選擇的不合理，從而增加了投資與收益的比率，降低了投資的經濟性，從而造成資源和設備浪費。

（2） 空氣中塵埃量影響該光伏發電系統在設計時是否需要考慮清洗用水和清洗頻率。塵埃的物理特性決定組件在運行的過程中是否容易在表面沉積難以清洗的高粘度灰塵層，一旦形成此類灰塵層，組件接受到的光照總量將大幅度降低，從而影響今后長期的系統發電量。

（3） 空氣中的鹽霧對光伏發電系統有兩種負面影響:第一，對金屬支架系統有腐蝕性，容易減少支架的使用壽命，設計時需要充分考慮防腐措施。第二，鹽霧極易導致組件表面沉積固體鹽分，降低光對組件表面的穿透特性，影響發電量。鹽霧在沿海地區常見，在此類地區進行光伏發電選址，需要考慮鹽霧的應對措施。

3.3 其它因素

大型地面光伏電站的選址還需考慮溫度、風速、水文、地質、電力輸送等因素。例如:溫度影響組件效率、風速影響光伏支架的強度、水文影響光伏電站電氣設計、地質影響光伏電站土建、電力輸送影響并網接入等。

光伏組件的工作溫度由環境溫度、封裝電池組件的特性、照射在組件上的光強及風度決定的，當風速一定時，隨著照射強度的漸增，電池溫度與環境的溫差值越大。硅太陽能電池輸出功率隨溫度的升高而降低， 溫度每升高 1℃， 太陽能電池的峰值功率損失率約為 0.35%～0.45%， 太陽能電池的性能也隨之嚴重下降。選址時應盡量選擇低溫升的空曠區域，保證中午太陽強度最大的時候有盡量多的空氣流經組件背面，這樣既增加了電池組件的對流傳輸，又防止組件溫度過高。

風對大型地面光伏電站的影響主要體現在對組件溫升、物理損壞、磨蝕與降塵等。對支架的影響主要是強度、結構件的抗疲勞、使用年限等。

水文條件包括:短時最大降雨量、積水深度、洪水水位、排水條件等。上述因素直接影響光伏系統的支架系統、支架基礎的設計以及電氣設備安裝高度。

地質情況包括:選址地形的朝向、坡度起伏程度、巖壁及溝壑等地表形態面積占可選址總面積的比例、地質災害隱患、冬季凍土深度、一定深度地表的巖層結構以及土質的化學特性等。為保證選址的有效性，需對選址進行初步地質勘測。主要影響包括:

（1） 地形因素影響光伏發電的組件方陣朝向、陰影遮擋等。

（2） 地表形態直接影響支架基礎的施工方案，從而影響土建的施工難度和成本。

（3） 塌陷等潛在地質災害直接影響光伏組件方陣的設備安全性，

（4） 我國北方地區存在冬季凍土的現象。 凍土層的深度、上凍和解凍特點對組件支架基礎施工方案產生直接影響。

（5） 地表土質對混凝土的腐蝕性特性影響所用混凝土種類。

（6） 地質情況直接影響支架基礎形式、 強度以及施工方法設計。

大規模地面光伏發電選址地點通常比較偏僻，因此必須考慮該光伏發電項目的電力輸送條件:電力送出和廠用電線路。如項目選址離可以用來接入電力系統的變電站較遠，則對項目投資經濟性產生負面影響的因素有:輸電線路造價高和輸電線路沿線的電量損失。而接入電力系統電壓等級與上述因素直接相關。因此在選址工作期間，需要與當地電網公司 （或供電公司）充分溝通，對列入選址備選地點周邊可用于接入系統的變電站的容量、預留間隔和電壓等級等進行詳細了解，為將來進行項目的接入系統設計提供詳細的輸入條件。

4 結語

大型地面光伏電站的特點是需要較大安裝面積，輸入能量完全依賴自然條件，因此其選址工作對自然條件和基礎設施條件有較大依賴性，既要考慮項目建設的交通和電力等基礎設施條件，又要考慮日照輻射資源、其他氣象條件以及土地資源。在選址階段需要與各職能部門充分溝通，同時還要進行一定的直接測量和自然資源數據的收集分析等工作。確定選址的原則是使項目建設在各類條件上都具備可行性，考慮合理的能源回收期以及投資收益，使得項目既取得符合可再生能源發展初衷所要求的環保、社會效益，又為項目的投資經濟性提供優越條件，這也是有利于可再生能源長久發展的重要推動因素。

[1] 李忠實.太陽能光伏發電系統設計施工與維護.人民郵電出版社， 2011

[2] 朱鵬,等.大型地面光伏項目站址選擇所需考慮的問題. 2011

[3] 肖建華,等.并網太陽能光伏電站選址研究評述.中國沙漠,2011

[4] 孫嫻,等. 光伏并網電站太陽能資源評估規范.征求意見稿,2011

[5] 王 斯 成 ,等. 光 伏 系 統 并 網 技 術 要 求 .GB/T 19939-2005,2006

Study on the Site Selection of Large G round PV Power Plant

Li Bei， Su Chenghua， Fu Wenhui
（Dongqi Investment&Development Co.,Ltd.Deyang Sichuan 618000）

The large ground PV pow er station mainly takesenergy resource rich areasof desert,Gobi,land,farm ing land for pow er plant construction,in addition to the influerce considered of air quality,speed,hydrology,geology,electric power and other factors. The problems considered are analyzed from the engineering perspective on large ground PV power plant site selection.

large ground PV power station,site selection,sunshine resources,reasonable

李貝 （1985-）， 工學學士， 畢業于西南科技大學， 從事光伏電站的工程管理工作。