原创《沙漠光伏电站对空气温湿度影响》：本论文为您写沙漠光伏电站毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：中国西北干旱区是中国沙漠分布最为集中的地区,也是太阳能资源丰富区.本文以乌兰布和沙漠东北缘光伏电站为研究对象,通过对光伏电站内外不同位置空气温度、相对湿度的监测发现,在夏季晴天情况下,光伏电站具有增温、降湿的效应,空气温度最高时刻与空气相对湿度最低时刻均出现在15：00左右.光伏电站内1.0m、2.5m高度处空气温度分别比旷野提高了0.3℃～1.53℃、0.44℃～1.34℃,相同高度空气相对湿度较旷野分别降低了1.05%～3.67%、1.15%～2.54%.在沙漠地区,光伏电站存在“热岛效应”.
关键词：光伏电站；温湿度；动态变化；乌兰布和沙漠
中图分类号为：X828,S161.
引言
随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加,化石燃料等传统能源日渐枯竭的同时也造成了大量温室气体的排放,能源危机和环境污染已成为世界各国共同面临的课题.太阳能光伏发电技术因其清洁、永续、取用方便等多种优势,成为目前发展前景最为广泛的一种能源生产技术[1-4].中国西北干旱区是中国沙漠分布最为集中的地区,约占全国沙漠总面积的80%,同时也是太阳能资源丰富区[5-7].在沙漠地区建设太阳能电站,不仅不占用宝贵的耕地,还能充分利用太阳能光照资源,为地区经济发展提供能源保障[8-9].然而,由于太阳能光伏发电板的反射作用,部分太阳辐射被反馈回空气中,额外的能量输入会造成微环境的变异.目前,针对沙漠地区光伏电站对厂区内微环境的影响研究较少.本文通过对光伏电站内不同位置空气温、湿度的监测,在小尺度上研究环境因子对光伏电站的响应及变化,以期为光伏电站周围的生态保护提供参考.
1. 研究区概况
本研究的试验地点位于内蒙古自治区巴彦淖市磴口县境内,地处乌兰布和沙漠东北缘,属温带荒漠大陆性气候,冬、春季受西伯利亚——蒙古冷高压控制,夏秋季为东南季风所影响.年平均气温7.8℃,绝对最高气温39℃,绝对最低气温-29.6℃,7月平均气温23.8℃.年平均降水量102.9mm,最大年降水量150.3mm,最小年降水量33.3mm,降水主要集中于7～9月份；年潜在蒸发量2400mm～2900mm,年大风日数20d～40d,年平均风速3m/s～3.7m/s,主害风为西北风[10-11].
2. 研究内容与方法
试验样地选取磴口工业园区光伏产业生态治理示范基地内四周为空旷的平整裸沙地的典型独立的光伏电站,地理坐标为106°54′46″～106°54′51″E,40°23′20″～40°23′30″N.光伏电站已建成3a,规模为100m×300m,电站内地貌为平整裸沙地,植被覆盖度<5%,光伏电板规格为5m×3m,与地面呈30°倾斜角,电板前檐距离地面1.2m,地表后檐距地面2.5m.
采用HOBO小型气象站,分别在电站外旷野处（CK）以及电站南部区域、中心区域、北部区域的阵列电板行间设置4个观测点（图1）.于2015年7月,选择晴朗、无风、云量少的天气条件,同步观测距地表1.0m处大气温度与相对湿度.观测时间为每天8：00至18：00,数据采集周期设置为5min,重复观测5d.选择每个整点前后各10min内数据的平均值作为该点的观测值,数据标准化方法采用Z-score法.
3. 结果与分析
3.1 光伏电站对空气温度的影响
如图2、图3所示,分别为光伏电站的南部区域、北部区域、中心区域以及电站外旷野处1.0m、2.5m高度处的空气温度日变化特征.可以看出,空气温度日动态变化呈现单峰曲线,4处位置空气温度均呈现了先增后减的趋势.总的来说,不同位置处1.0m高度的日均空气温度变化呈现了电站中心（31.58℃）>电站南部（30.29℃）>电站北部（30.12℃）>旷野（29.58℃）的趋势,2.5m高度处空气温度变化呈现了电站北部（30.67℃）>电站南部（30.52℃）>电站中部（29.77℃）>旷野（29.32℃）的趋势.空气温度在记录开始时刻差距不明显,自10：00开始,光伏电站区域内空气温度上升迅速且明显,电站中心区域1.0m高度处空气温度升高最快,电站内不同高度空气温度均高于旷野空气温度,至15：00空气温度达到最高.
参考晏海[12]针对城市公园绿地小气候环境效应的试验方法,本文以空气温度达到最高值15：00时刻与观测结束18：00时刻空气温度为例,阐述不同时刻下光伏电站内外不同区域空气温度的差异性.如图4、图5所示,15：00时电站中心区域1.0m处空气温度明显高于其他区域,为34.75℃,而旷野与南部、北部区域温度相接近,为33.4℃,南部、北部空气温度分别为33.7℃与33.3℃；此时旷野处2.5m空气温度为32.6℃,电站区域内南北两部区域2.5m处空气温度明显高于旷野,分别为34.68℃、34.50℃.单因素方差和多重比较结果表明,在15：00时刻,电站中部1.0m高度处空气温度与电站南部、北部区域及电站外旷野差异显著（P<0.05）,电站南部、北部空气温度与电站外旷野间差异不显著（P>0.05）；在2.5m高度处,电站中心区域与南部、北部区域空气温度存在显著性差异（P<0.05）,电站南部、北部间差异不显著（P>0.05）.15：00以后,各观测位置空气温度都开始逐渐下降,至观测结束18：00时刻,电站中部1.0m处大气温度为30.15℃,仍略高于旷野对照处29.85℃；在2.5m高度处,电站南部、北部区域空气温度分别降低到30.68℃、30.40℃,略高于电站外旷野空气温度29.49℃,此时刻下光伏电站内外不同位置1.0m、2.5m高度处空气温度差异变得不显著（P>0.05）.
3.2 光伏电站对空气相对湿度的影响
如图6、图7所示,空气相对湿度的日变化趋势同温度基本相反.4处位置相对湿度都呈现了先降后升的趋势,日动态呈近“U”型变化.在8：00时刻空气相对湿度最高,光伏电站内外空气相对湿度差不大,随后随温度升高相对湿度迅速下降,在15：00相对湿度达到最低,旷野处空气湿度表现为高于电站区域内空气相对湿度,随后随温度的降低,湿度逐渐上升,且上升较为缓慢.总的来说,在1.0m高度上,不同区域大气相对湿度变化呈现了旷野（39.32%）>电站南部（37.89%）>北部区域（37.60%）>电站中心（35.64%）的趋势.2.5m高度处表现为旷野（39.71%）>电站中心（38.56%）>电站南部（38.03%）>电站北部（37.28%）的趋势.
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