光伏电站设计时为什么要重视基本气象要素

开展光伏项目必须重视太阳能资源数据，已经是业内的共识；然而，很多人却忽视了基本气象要素这一项。

一、基本气象要素都包含哪些

那基本气象要素都包含哪些项目呢？根据行业标准，主要包含以下五类项目。

1、温度

一般至少包含三项：多年极端最高气温、多年极端最低气温、多年平均气温；好一点的气象站，还能收集到：多年昼间极端最低气温、多年夜间极端最高气温。

2、风速

一般包含三项：多年平均风速、多年极大/最大风速、最多风向。

3、降水

一般包含三项：多年最大积雪深度、多年平均降水量、多年平均蒸发量。

4、恶劣天气

一般包含：多年平均雷暴日数、多年平均沙尘暴日数、多年平均扬沙日数、多年平均霾日数、多年平均雾日数、多年冰雹日数、大风日数等项目。

5、其他

一般包含标准冻土深度

二、为什么要重视基本气象要素

1、温度

在光伏电站的设计过程中，至少有三个方面是要用到温度的。

1）光伏组串的设计

在进行光伏组件串并联方案设计时，必须要考虑极端温度。

光伏组件都有开路电压温度系数这一参数，为负值，即随着环境的降低，光伏组件的电压会升高。

在设计时，光伏组件串联的个数当然是越多越好，但串联后的最大开路电压不能超过组件的最大系统电压，也不能超过逆变器的最大允许电压；工作电压要在逆变器的MPPT电压的跟踪范围之内。

在一些极端温度很低的地方，如-30℃，当开路电压温度系数为-0.32%/℃，单个组件的开路电压会升高17.6%！

因此，就会出现，单串的组件个数在南方比北方多一些的情况。

在实际工作中，经常看到采用20片255Wp一串的设计方案。的确，这是被大家用烂的成熟设计方案，用这个方案肯定不会出问题。但显然，这个方案是没有经过详细计算的经验方案。

目前，逆变器的最大输入电压已经从最早的880V或900V升级到1000V，即使在青海等地，采用22片255Wp一串的方案也是没有问题的。因此，一个组串到底采用多少片串联，一定要用：组件的开路电压值、最佳工作电压值，极端高温、极端低温，逆变器最大输入电压、MPPT电压，这三组数据进行详细测算，才能得到最佳方案。

需要强调的是，电池板的温度一般会高于环境温度，如下图所示。

上图中，电池板温度（绿线）最多的时候能比环境温度（蓝线）高出25℃。据文献介绍，在青海正午辐照度最好的时间，电池板温度甚至能比环境温度高出近30℃。

因此，我们在计算时，选用的极端高温要考虑电池板的极端高温。

另外，有的专家提出，由于光伏电站只在白天运行，在选择极端温度时，应选择昼间的极端高温和极端低温，但大多数气象站很难收集到昼间的极端低温，一般采用夜间的极端低温代替；还有专家提出，在与逆变器开路电压和MPPT电压进行匹配计算时，电压的温度系数应该分别采用开路电压温度系数和最佳工作电压温度系数两个系数分别计算，但目前很少有光伏组件提供最佳工作电压温度系数，所以一般也都采用开路电压温度系数。

2）计算温度造成系统效率的折减

温度会影响发电量这是肯定的，但到底能影响多少？我曾经收集了青海、内蒙、河北三个地区三个光伏电站完整一年的逐时温度、发电量、辐照度数据，希望能通过这三组数据找到温度对系统效率的影响。前后花了三个多月的时间进行数据处理，但最终也没找到有一个规律。因此，我在进行系统效率温度折减项时，更多的是根据当地的月平均气温，考虑一定的温升后，与温度系数进行一个简单的加权计算。这个方法不是特别科学，但目前我尚未找到更加合适的方法。

3）电气设备

所有的电气设备都有运行温度范围。我在评审项目时，就曾发现当地的极端气温在逆变器的运行温度范围之外的情况，那在设计时就要采取一定的处理措施保证。同时，逆变器工作时会释放大量的热量，如果逆变房内通风不好，会导致逆变房内温度大大高于环境温度，降低逆变器工作效率，甚至高于其运行温度。

2、风速

在设计时，会给出某地的风压、雪压的参考值。但我觉得，根据当地的风速、风向计算出来的风压值更有参考意义，而风压值将直接影响支架基础的设计。

3、降水

最大积雪深度一方面在设计时组件下沿的高度一定要高于此值，不然可能存在组件被埋在雪里的可能；另一方面可以用来计算雪压值。

从当地多年平均的降水量和蒸发量可以看出当地的水资源的宝贵程度。如，若蒸发量远大于降水量，肯定是水资源宝贵的干旱地区，取水井的深度肯定浅不了，水还可能有腐蚀性的碱性水。未来清洗板子，最好用省水的方案。

4、恶劣天气

多年平均雷暴日数可以在进行避雷方案设计时用来参考；

多年平均沙尘暴日数、多年平均扬沙日数、多年平均霾日数等数据，可以基本帮助你判断光伏电站的清洗频率和灰尘遮挡造成的系统效率损失。

5、标准冻土深度

在进行技术设计时，必须要考虑的一个参数就是冻土深度。一般情况下，基础的深度都要在冻土层以下。