大型地面光伏电站选址研究

李 贝 苏成华 付文辉

（东汽投资发展有限公司， 四川 德阳， 618000）

大型地面光伏电站选址研究

李 贝 苏成华 付文辉

（东汽投资发展有限公司， 四川 德阳， 618000）

大型地面光伏电站主要选择太阳能资源丰富地区的沙漠、戈壁、荒地等非耕用土地进行电站建设，另外需考虑大气质量、风速、水文、地质、电力输送等因素的影响。文章从实际工程建设的角度对大型地面光伏电站的选址需考虑的问题进行了分析研究。

大型地面光伏电站；选址；日照资源；合理性

0 引言

可再生能源 “十二五”规划确定了主要可再生能源行业 “十二五” 期末的发展目标， 其中光伏发电装机目标为 5GW。 光伏发电系统按照装机容量的大小可分为下列三种系统:小型光伏发电系统: 小于等于 1MWp； 中型光伏发电系统: 大于 1MWp 和小于等于 30 MWp； 大型光伏发电系统: 大于 30MWp。 目前， 中型光伏发电系统和大型光伏发电系统均为地面电站。

大型地面光伏电站的建设对优化能源结构、保护环境，减少温室气体排放、节约能源都有极为重要的意义。合理选址对促进我国太阳能光伏发电技术的开发与利用，推进光伏产业发展具有非常深远的影响。

1 大型地面光伏电站选址工作内容

大形地面光伏电站的选址工作分为两个阶段:项目预可行性研究阶段的选址工作和项目可行性研究阶段的选址工作。项目选址获得审查批复后，选址工作完成，进入初步设计阶段。

大形地面光伏电站在预可行性研究阶段的选址工作主要是对具体的选址区域进行基本评估，确定是否存在地质灾害、明显的阳光遮挡、不可克服的工程障碍、土地使用价格超概算等导致选址不适合建设光伏电站的重大影响因素；针对选址的初步勘测结果规划装机容量、提出方案设想；对所提方案进行实施估算和经济性评价。因此，预可行性研究阶段需要对选址场地进行地形测绘和岩土初勘，但并不需要对方案进行图纸设计。

可行性研究阶段的选址工作，可认为是对于可行性研究时的选址工作的论证，包括项目对环境的影响评价、水土保持方案、地质灾害论证、压覆矿产和文物情况的论证等选址咨询工作，该阶段需要对选址进行土地详勘，并对方案设想进行设计计算、提供相应图纸，为项目实施方案作出投资概算和经济性评价。

2 大型地面光伏电站选址基本要求

大型地面光伏电站的站址选择应根据国家可再生能源中长期发展规划、地区自然条件、太阳能资源、交通运输、接入电网、地区经济发展规划、其他设施等因素全面考虑；在选址工作中，应从全局出发，正确处理与相邻农业、林业、牧业、渔业、工矿企业、城市规划、国防设施和人民生活等各方面的关系。

大型地面光伏发电站选址时，应研究电网结构、电力负荷、交通、运输、环境保护要求、出线走廊、地质、地震、地形、水文、气象、占地拆迁、施工，以及周围工矿企业对电站的影响等条件，拟订初步方案，通过全面的技术经济比较和经济效益分析，提出论证和评价。当有多个候选站址时，应提出推荐站址的排序。

站址场地标高应满足与光伏发电站等级相对应的防洪标准 （见表1）。 对于站内地面低于上述高水位的区域，应有防洪设施。防排洪设施宜在首期工程中按规划容量统一规划，分期实施。

表1 光伏发电站的等级和防洪标准

大型地面光伏电站站址宜选择在地势平坦的地区或北高南低的坡度地区。应避开周边障碍物对光伏电池组件的遮挡，避开空气经常受悬浮物严重污染的地区，避开地质灾害易发区，如有危岩、泥石流、岩溶发育、滑坡的地段和地震断裂带等。应进行地质灾害危险性评估，综合评价地质灾害危险性的程度，提出建设站址适宜性的评价意见，采取相应的防范措施。大型地面光伏电站宜建在地震基本烈度为9度及以下地区，对于9度以上地区建站应进行地震安全性评价。光伏发电站站址应避让重点保护的文化遗址，不应设在有开采价值的露天矿藏或地下浅层矿区上。

若站址地下深层压有文物、矿藏时，除应取得文物、矿藏有关部门同意的文件外，还应对站址在文物和矿藏开挖后的安全性进行评估。大型地面光伏电站站址选择应利用非可耕地和劣地，不破坏原有水系，做好植被保护，减少土石方开挖量。应节约用地，减少房屋拆迁和人口迁移。光伏发电站站址选择应充分考虑电站达到规划容量时接入电力系统的出线走廊。

在条件合适时，可在风电场内建设光伏发电站。

3 影响大型地面光伏电站选址的主要因素

3.1 日照资源

在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。从中国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、宁夏南部、甘肃、内蒙古南部、山西北部、陕西北部、辽宁、河北东南部、山东东南部、河南东南部、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，这里平均海拔高度在 4000m 以上， 大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。

按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区，中国太阳能资源分布如图1所示，表2是中国太阳能资源分布表。

图1 中国太阳能资源分布图

表2 中国太阳能资源分布表

一、 二、 三类地区， 年日照时数大于 2000h，辐射 总量高于 5000MJ/m2·a， 是 我国太阳 能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 2/3 以上， 具有利用太阳能的良好条件。 四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。

大型地面光伏电站选在太阳能资源丰富的一、二类地区， 一般选取当地最近 8～10a 的太阳能辐射总量年平均值，作为光伏发电项目选址的依据，在计算太阳能光伏电站的发电量时都采用峰值日照时数作为参考。

峰值日照时数，将当地的太阳辐照量折算成标准测试条件 （辐照度 1000W/m2） 下的小时数。

峰值日照时数计算方法

Tp=Q/(1000W/m2)

式中:Tp是一段时间的峰值日照时数， Q 是一段时间的总辐射曝辐量， 1000W/m2指的是太阳电池的标准光源测试条件；Q在气象站的测量单位 是 MJ/m2， 计 算 中 首 先 将 其 转 换 为 kW·h/ m2， 1kW·h/m2=3.6MJ/m2。

参照国家标准 《光伏并网电站太阳能资源评估规范》中太阳能资源评估的参考判据，以日峰值日照时数为指标，进行并网发电适宜程度评估，等级见表3。

表3 水平面日峰值日照时数等级

3.2 大气因素

大气质量因素包括:空气透明度、空气内悬浮尘埃的量及物理特性、盐雾等具有腐蚀性的因素。

（1） 空气透明度因素有可能存在以下情况:当地日照辐射总量中因空气透明度低而导致反射光和散射光占日照辐射总量的比例较大，从而影响光伏发电组件种类的选择，如不考虑此因素，则易导致晶体硅和非晶硅组件选择的不合理，从而增加了投资与收益的比率，降低了投资的经济性，从而造成资源和设备浪费。

（2） 空气中尘埃量影响该光伏发电系统在设计时是否需要考虑清洗用水和清洗频率。尘埃的物理特性决定组件在运行的过程中是否容易在表面沉积难以清洗的高粘度灰尘层，一旦形成此类灰尘层，组件接受到的光照总量将大幅度降低，从而影响今后长期的系统发电量。

（3） 空气中的盐雾对光伏发电系统有两种负面影响:第一，对金属支架系统有腐蚀性，容易减少支架的使用寿命，设计时需要充分考虑防腐措施。第二，盐雾极易导致组件表面沉积固体盐分，降低光对组件表面的穿透特性，影响发电量。盐雾在沿海地区常见，在此类地区进行光伏发电选址，需要考虑盐雾的应对措施。

3.3 其它因素

大型地面光伏电站的选址还需考虑温度、风速、水文、地质、电力输送等因素。例如:温度影响组件效率、风速影响光伏支架的强度、水文影响光伏电站电气设计、地质影响光伏电站土建、电力输送影响并网接入等。

光伏组件的工作温度由环境温度、封装电池组件的特性、照射在组件上的光强及风度决定的，当风速一定时，随着照射强度的渐增，电池温度与环境的温差值越大。硅太阳能电池输出功率随温度的升高而降低， 温度每升高 1℃， 太阳能电池的峰值功率损失率约为 0.35%～0.45%， 太阳能电池的性能也随之严重下降。选址时应尽量选择低温升的空旷区域，保证中午太阳强度最大的时候有尽量多的空气流经组件背面，这样既增加了电池组件的对流传输，又防止组件温度过高。

风对大型地面光伏电站的影响主要体现在对组件温升、物理损坏、磨蚀与降尘等。对支架的影响主要是强度、结构件的抗疲劳、使用年限等。

水文条件包括:短时最大降雨量、积水深度、洪水水位、排水条件等。上述因素直接影响光伏系统的支架系统、支架基础的设计以及电气设备安装高度。

地质情况包括:选址地形的朝向、坡度起伏程度、岩壁及沟壑等地表形态面积占可选址总面积的比例、地质灾害隐患、冬季冻土深度、一定深度地表的岩层结构以及土质的化学特性等。为保证选址的有效性，需对选址进行初步地质勘测。主要影响包括:

（1） 地形因素影响光伏发电的组件方阵朝向、阴影遮挡等。

（2） 地表形态直接影响支架基础的施工方案，从而影响土建的施工难度和成本。

（3） 塌陷等潜在地质灾害直接影响光伏组件方阵的设备安全性，

（4） 我国北方地区存在冬季冻土的现象。 冻土层的深度、上冻和解冻特点对组件支架基础施工方案产生直接影响。

（5） 地表土质对混凝土的腐蚀性特性影响所用混凝土种类。

（6） 地质情况直接影响支架基础形式、 强度以及施工方法设计。

大规模地面光伏发电选址地点通常比较偏僻，因此必须考虑该光伏发电项目的电力输送条件:电力送出和厂用电线路。如项目选址离可以用来接入电力系统的变电站较远，则对项目投资经济性产生负面影响的因素有:输电线路造价高和输电线路沿线的电量损失。而接入电力系统电压等级与上述因素直接相关。因此在选址工作期间，需要与当地电网公司 （或供电公司）充分沟通，对列入选址备选地点周边可用于接入系统的变电站的容量、预留间隔和电压等级等进行详细了解，为将来进行项目的接入系统设计提供详细的输入条件。

4 结语

大型地面光伏电站的特点是需要较大安装面积，输入能量完全依赖自然条件，因此其选址工作对自然条件和基础设施条件有较大依赖性，既要考虑项目建设的交通和电力等基础设施条件，又要考虑日照辐射资源、其他气象条件以及土地资源。在选址阶段需要与各职能部门充分沟通，同时还要进行一定的直接测量和自然资源数据的收集分析等工作。确定选址的原则是使项目建设在各类条件上都具备可行性，考虑合理的能源回收期以及投资收益，使得项目既取得符合可再生能源发展初衷所要求的环保、社会效益，又为项目的投资经济性提供优越条件，这也是有利于可再生能源长久发展的重要推动因素。

[1] 李忠实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护.人民邮电出版社， 2011

[2] 朱鹏,等.大型地面光伏项目站址选择所需考虑的问题. 2011

[3] 肖建华,等.并网太阳能光伏电站选址研究评述.中国沙漠,2011

[4] 孙娴,等. 光伏并网电站太阳能资源评估规范.征求意见稿,2011

[5] 王 斯 成 ,等. 光 伏 系 统 并 网 技 术 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

李贝 （1985-）， 工学学士， 毕业于西南科技大学， 从事光伏电站的工程管理工作。