[实用新型]用于城市住区的太阳能规模化利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于城市住区的太阳能规模化利用系统，确切地说，涉及一种在城市住区建设中，转变传统的化石能源供给模式，推动可再生能源规模化应用的一种以太阳能为核心、将发电中心与用电中心有机结合的新型能源综合利用和管理的系统。属于新能源与高效节能技术与建筑规划、设计相结合的技术领域。 

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，如何解决能源紧缺问题已成为世界各国面临的难题，因此，探索太阳能规模化利用的可行性，建构可行的太阳能综合利用的运转系统及其运行机制，以经济实惠的住房（如保障性住宅）为对象，并让老百姓用电比常规市电更优惠，再引入自主经营，创新的企业运行方式，体现科技服务民生的职能，已经成为国内众多科研、高校等机构关注的焦点课题。 

如何以现有技术为基础，着力于气象观测与预报系统、智能微电网、太阳能建筑一体化和电动公交等各项当代新技术进行集成再创新，是当代科技人员面临的崭新课题。尽管太阳能利用系统中的多个组成装置或部件、环节的具体技术，目前都已经进入比较成熟或相对成熟的阶段。但是，至今仍然都局限于很小规模的、独立、单项的运用，还没有形成规模化的系统架构。 

下面先分别介绍本实用新型所涉及的各个组成装置或构件的现有技术： 

气象观测与预报：天气现象随着时间不断发生变化，这种变化给太阳能光伏发电带来很大影响。当并网的太阳能光伏发电成为电力供应的一个重要组成部分时，天气变化造成的太阳能光伏发电量的波动，将给电网的稳定和安全运行带来严重影响。例如，晴天时，光伏电站可以满负荷运行。但是，如果电网没有获得提前预知而做好充分准备，为了电网安全，就要对太阳能发电的上网进行限制。这样，既白白浪费太阳能资源，又给光伏电站运营企业造成经济损 失。然而，一旦天气转为多云、阴雨或发生沙尘暴，或在夏天出现极端高温等等，光伏电站的发电量就会随之锐减。如果电网没有提前预知而做好充分应对时，又会出现供电不足的情形，影响人们的正常生产和生活。因此，做好太阳能资源和相关气象条件的观测与预报，以便实现光伏电站太阳能发电量的预报，对于光伏电站的运行和电网的安全都是十分重要的。 

光伏发电系统的实际输出功率主要取决于太阳辐射照度，而太阳辐射单位面积能量密度较低，时间上具有较大的不连续性和不稳定性。它不仅受到季节和地理位置的影响，还与当时的大气透明度、水汽含量、气溶胶、云量、云状、云与太阳的相对位置等密切相关；同时，也受到周期变化（日变化和年变化）的天文因素影响，其它环境因素（如温度等）同样对太阳辐射转化效率也会产生影响。光伏发电系统并网运行后，因其发电量的变化是一个非平稳的随机过程，输出功率的不连续和不确定，对电网会产生较大影响。因此，要想大幅提高光伏发电量的比例，提高光电转换效率，降低运营成本和保障电网安全，太阳能预报技术非常重要。对太阳能的预报既要考虑太阳辐射的不稳定性，也要考虑其周期性（包括天文与地理因素）的影响，还要考虑气象环境因子的影响。 

太阳能预报方法主要有下述三类： 

①基于传统统计方法和人工神经网络的预测方法，包括两种：一种是基于太阳能发电量的实时和历史数据的统计预报，该方法相对简单、但仅适用于0～1小时的临近预报。另一种是基于人工神经网络利用天气类型预报参数化预报太阳能的预测方法，其预测时效与输入因子和数据有关，且预报结果有随机性。这两种统计方法都是主要以时间序列为基础，对于较长时间的预测效果比较差。 

②基于卫星云图资料的外推方法，其优点是能够处理尺度较小的对流云系统，但由于天气系统和相关云系发展移动过程的非线性，该方法的预报时效在0～5小时。 

③利用数值天气预报结果进行统计订正的方法，预报时效可达数天。