能源模块-2

太阳能

1、太阳能资源利用概况

珠海地区太阳能资源特征分析 - 豆丁网 （docin.com）

（1）基本太阳能数据

（2）可行性分析

（1）太阳能资源丰富：近10年珠海地区纬度倾角年平均太阳辐射总量为5365.91MJ/m2;太阳总辐射年总量为4659.93MJ/m2，属于太阳能资源丰富区，尤其是6—11月很丰富，太阳总辐射月总量最高达561.42MJ/m2

②太阳能资源较稳定：太阳能资源稳定程度指标K值为3，属于"较稳定"地区，属于太阳能资源可利用区域。

③太阳能资源质量好：近30年珠海地区太阳能辐射以直接辐射为主，年平均占64.53%，质量较好，有利于太阳能资源的开发利用。

④附带价值：夏日太阳能板下可作为庇荫供行人休息；

（3）局限与风险

在实际供热系统设计中须注意夏季供热过满、冬季不足的情况发生。

2、太阳能供能

相关说明：

（1）世界安装 2 万平方米的光伏发电板;部分太阳能板采用漂浮式建造【参考Lightsource bp 在泰晤士河畔沃尔顿的伊丽莎白二世水库的漂浮式发电站】

（2）光电板采用RENOGY如果新能源公司研制的叠瓦柔性轻巧型太阳能板，选用A级电池片，转换效率大于22%

（3）考虑到太阳高度角的变化，太阳能板采用追光系统，与地面夹角随时间变化，垂直于太阳直射方向，即太阳板摆放角度与地面夹角为太阳高度角+90

3、计算：

年发电量：1474.3*20000*0.22=6.5*10⁶千瓦时

珠海市金湾区东经113.40°；北纬22.07°

夏至日太阳高度角 H = 90 ；冬至日太阳高度角 H = 45 ；太阳能发电主要集中在6-11月；

风能

1、风能资源利用概况

• （1） 基本风能数据^[1]

• （2） 可行性分析

①风能资源丰富：珠海沿海地区风力充沛，有效风速出现时间百分率可达82%-93%，且有效风能密度较高。参照80-100m高度处年均风速，可以满足现有商用发电机的工作要求。为充分利用空间，在较低高度处可安装垂直轴风力发电机作为补充。

②风能资源较稳定：受气候影响，珠海地区盛行季风多为南北走向，便于发电机组收集。

（3）风能资源质量好：综合湍流强度、强风湍流强度（≧15米/秒）和主导风向湍流强度（NNE~ENE）一般不超过0.10，湍流强度较低，有利于充分收集利用风力。

• （3） 局限与风险

①机组安全：珠海地区受热带气旋影响频繁，这对风电场工作有利有弊。热带气旋的风速较低时，可提高风力发电收益；而风速较高时，会对风电机组安全造成一定影响。

②环境破坏：风电机组工作时会产生噪音，影响附近的居住条件。但由于风电机组规模小，其余的生态影响可以忽略。

2、风力供能

相关说明：

• （1） 世界安装20台风力发电机组，每个机组由一台水平轴发电机与一台垂直轴发电机组成，分别安装在距地面约100m与约80m处
• （2） 水平轴发电机采用晟成FD12.0-30.0型风力发电机，参考风力发电机风速-功率公式^[2]，风速为7m/s时，输出功率约为6kW。
• （3） 垂直轴发电机采用华风公司专利CN 114856905 A^[3]内设计，参考文件附图与风速-功率公式，风速为5m/s时，输出功率约2kW
• （4） 假定有效风速时长内风速均为平均风速，年有效风速时长取中位值7700h

3、计算：

年发电量：20 * (6+2) * 7700 = 1.2*10⁶千瓦时

实际发电量可能受热带气旋影响略有增长

参考资料：

[1] 《广东省海上风电发展规划（2017—2030年）（修编）》

[2] 吴斌， 郎茹， 扎尔加里， 等. 风能系统的功率转换与控制[M].威利：IEEE出版社，2011

[3] 长春华风科技有限公司. 立式双叶片组垂直轴风力发电系统：CN202210589173.6[P].2022-08-05.

潮汐能（海洋能）

1、建设可移动的漂浮型潮汐发电站。

机器选取：Orbital O2

2、参考信息

（1）功率：Orbital O2潮汐能涡轮机将在欧洲海洋能源中心（EMEC）岛海岸运行，那里的潮汐流可以达到每秒4米以上，使其成为世界上最强的潮汐流之一。为了利用这种能量，Orbital的O2由两台1兆瓦的涡轮机组成，它们共同可以产生2MW的清洁，可预测的能量。【双20米（65.6英尺）的转子在18米长（60英尺）的关节臂末端扫过水面以下超过600平方米（6，460平方英尺）的区域。】

珠海附近海域表层海水流速可达1.8m/s

考虑珠海附近表层海水流速导致的发电功率有所降低，现将每台机器的转子半径扩大一倍，每台涡轮机的形态体积相应增大。

【参考资料：南海表层海水流动速度

基于高频地波雷达观测的粤港澳大湾区春季海表流特征研究

任磊1,2 杨凡3,† 杨凌娜1陈晓帆1潘广维1韦骏2,4,†】

使用两台涡轮发电机

总发电量=2*2*10^6*（1.8/4）^3*4=1.5*10^6 Kwh

（2）基本信息： Orbital O2 发电机本体为长圆柱造型，长 74 米，重 680 吨，使用钢缆固定在海面。可以减少海洋流动对发电机的影响。这一发电机的两个桨叶能够同步上下抬升，以适应不同的潮汐条件。{此外也可以方便维护。减少人工成本。}发电机的桨叶为双叶片造型，角度可旋转。这有利于更加充分的利用海洋能。

（3）相关链接：万紫千红！多能互补海洋能集成发电技术研究综述 （chinaden.cn）

轨道 O2 - 亨佩尔 （hempel.com）

亨帕加德 X7-89900 - 亨佩尔 （hempel.com）

轨道发射O2，“世界上最强大的潮汐涡轮机” （newatlas.com）