雾霾对户用光伏发电量的影响及其研究-任静

雾霾对户用光伏发电量的影响及其研究 任 静， 陈世杰， 陈涛 ，刘 永生 * 上海电力大学 太阳能研究所 雾霾的基本简介 1 PM2.5对光伏的实验分析 2 目 录 总结 3 雾霾的基本简介 1 雾霾的组成 1： 雾 是由 大量悬浮在 近地面空气中的 微小 水滴或 冰晶组成 的气溶胶系统。 2： 霾 是空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机 碳氢化合物等粒子也能使大气 混浊。 3： 雾霾 天气是一种大气污染状态，雾霾是 对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表 述，尤其是 PM2.5(空气动力学当量直径小于 等于 2.5微米的颗粒物 )被认为是造成雾霾天 气 的 “ 元凶 ” 。 随着空气质量的恶化，阴霾 天气现象出现增多，危害加重。 中国已经把 阴霾天气现象并入雾一起 作为灾害性天气预 警 预报。 1： 固定源：各种 燃料燃烧源， 如发电 、石油、纺织 印染等各 种 工业过程、供热、烹调 过程 中 燃煤与燃气或燃油 排放的 烟 尘 。 2： 流动源：各 类交通工具在运 行过程中 使用燃料 时向大气中 排放的 尾气 。 全球 PM2.5分布情 况 中国 PM2.5分布情 况 6 全球 PM2.5最高的地区在北 非和中国的华北、华东、 华中全部。 中国黑龙江 、西藏、海南三省 达标，其余省份均超标 。东部 地区超标明显，其中山东 、河 南 两省较为严重。 人体的危害 环境气候的危害 1： 细颗粒 物对人体健康的危害要更大，因为 直径越小，进入 呼吸道 的部位越深 。 2： 颗粒 的长期暴露可引发心血管病和呼吸道 疾病以及肺癌。 当空气中 PM2.5的浓度长期 高于 10，就会带来死亡风险的 上升。 1: PM2.5能影响成云和降雨过程，间接影响 着气候变化 。 2: PM2.5可能 “分食”水分，使天空中的云 滴都长不大，蓝天白云就变得比以前更少； 有些条件下， PM2.5会增加凝结核的数量， 使天空中的雨滴增多，极端时可能发生暴雨 。 PM2.5对光伏 的 实验 分析 2 9 光伏发电系统自身特性 传统气象因素 雾霾影响 影响光伏发电系统因素 雾霾 形成的 本质就是空气中的颗粒 物数量和水蒸气量的 大幅增加 。当 太阳辐射经过这样的空气层时，会 被大量 的吸收 、反射和散射，从而 到达光伏板上的太阳辐射 减弱，产 生 消光作用 。使得 光伏板发电量减 少。光伏发电 和雾霾天气存在 关联 耦合 作用。 1 3 2 PM2.5与辐照度、辐照量、发电量的关系 PM2.5与发电量损失关系 PM2.5与辐照度损失关系 上海闵行区一 套完整的 3.7KW户 用 PV 发电 系统 日期 PM2.5平均值 2018-1 55.76666667 2017-12 53.93333333 2018-2 44.28571429 2017-4 42.56666667 2017-11 40.93333333 2018-4 40.46666667 2018-3 38.93333333 2017-6 38.23333333 2017-7 31.86666667 2017-5 31.23333333 2017-8 31.13333333 2017-9 25.1 2017-10 23.33333333 PM2.5值 日均浓度 空气等级 0—50 0—35 一级（优） 50—100 35—75 二级（良） 100—150 75—115 三级（轻度污染） 150—200 115—150 四级（中度污染） 200—300 150—250 五级（重度污染） 300—500 250—500 六级（严重污染） 13 实验数据的研究与选取 • 1： 选取雾霾严重的 2018年 1月研究 （ 1月我国的冷空气活动较多，风 速小易造成污染物在近地面层积聚 ，从而导致雾霾天气多发） • 2： 选取 1月中的晴好天气，排除阴 雨天的影响 • 3： 1月份的风级大多为微风或 1级 风 连续 4天内同一时间 PM2.5与辐照度的关系 • 1：选取连续 4天（ 1.12-1.15）均为晴天，温度 相近。风级为微风。 • 2：采用定量分析法，监测每天正午 12点的 pm2.5与辐照度 的关系。 • 3：右图所示， pm2.5逐渐上升过程中，实测辐 照度逐渐减小，二者成相反趋势，反之亦然。 1 月 13日 PM2.5 浓度值为最大值 61μg/m3 ，辐照 度为连续四天里最小值 467.06w/m2， 1月 14日辐 照度为最大值 625.37w/m2，其 PM2.5浓度最小为 20μg/m3 。由此可见， PM2.5浓度值对辐照度有 明显影响 • 1：选取 1.26和 1.30具有相同温度及风速相 同的两天。风级为微风，日平均气温为 — 0.3摄氏度，监测中午 9： 00到下午 16： 00pm2.5与辐照量的关系 • 2：说明不同的时间段对 PM2. 5 会有不同 的影响，从一天来看辐照量成抛物线变化 。 PM2. 5 与太阳辐照量成反比， PM2. 5 值越大太阳辐照量度越弱， PM2. 5值越小 太阳辐照量越 强。 • 2018.1晴好天损失的辐照度 • 1：选取 2018年 1月晴好天在 0:00— 23:00之间对实测辐照对与无 PM2.5 辐照度进行计算 • 2：右图所示，在 PM2.5影响下，辐 照度损失严重，均集中在 9： 00-12 ： 00之间，辐照度损失最大 37.9w/m2，最小 -11.4w/m2。平均辐 照度损失 7.4w/m2。 随着 PM2.5增大，损失发电量不断增加。 发电量（ Kwh） 实测 78.4 PM2.5（ 0μg/m3） 85.8 比率 91.4% 损失 7.4 1：随着 PM2.5的上升，损失照度也在 不断上升，且二者关系呈多项式关系。 （ 𝑅2 为回归平方和与总离差平方和 的比值，这一比值越大，回归效果越 显著。） 2：由右图，随着 PM2.5的值，有 13μg/m3 增大到 186μg/m3 ，损失的 辐照度也相应的由 46.5w/m2增大到 1038w/m2。二者成正相关。 1：随着 PM2.5的上升，损失发 电量也在不断上升，且二者关 系呈线性关系。（ 𝑅2 = 0.9654， 回归效果越显著。） 2：由右图，随着 PM2.5的值， 有 13μg/m3 增大到 186μg/m3 ， 损失发电量也相应的由 0.14Kwh 增大到 3.25Kwh。二者成正相关。 总结 3 01 02 03 谢谢 THANK YOU