济南地区风力发电和太阳能发电资源潜力分析

【摘要】：随着经济的发展、社会的进步、人民生活水平的提高,对能源的需求亦随之递增。风能和太阳能是理想的清洁能源,风能发电和太阳能发电避免了火力发电对大气的污染、水力发电对生态环境的影响。在地球上可以利用的风能储量为107MW,太阳辐射到地球大气层的能量为173万亿kW,风力发电和太阳能发电作为取之不尽,用之不竭的清洁环保能源将是其它传统能源所不及的。济南电网作为山东电网的重要组成部分,基本上都是火力发电,能源的加工转换效率不高,这对能源利用效率和环境保护都造成明显的负面影响。随着《可再生能源法》的出台,济南地区应充分利用自己的风能和太阳能资源,借鉴国内外的先进技术,大力发展风力发电和太阳能发电,从而使本地区的电力资源更加充足,以满足经济迅速发展的需要。 本文分析了风能利用的理论基础和太阳能辐射强度的理论计算方法。通过概率计算法进行风能的计算是分析风能资源潜力的有效方法,文中探讨了瑞利分布法和威布尔分布法的应用,并利用最大值法拟合出了济南地区风速的威布尔分布公式;太阳能辐射计算程序由天文参数、斜面太阳位置、地球大气层外辐射量、地球表面斜面辐射量计算及工程处理五部分组成,作者利用相关数据进行了济南地区月平均辐射量的计算。 为了更充分地分析济南地区风力和太阳能发电的潜力,更好的利用风能和太阳能资源为人类造福,作者利用实测风速值和太阳辐射值,经过对近10年13万组实测气象参数的统计分析,探讨了济南地区风速和太阳能总辐射强度的变化规律,求出了风速和太阳总辐射强度的频率分布。得出:济南地区标准年平均风速为3.05m/s,风速≥3 m/s的小时数有4500h以上,年平均风速大于2m/s以上的时间约占全年的86.5%,有效风能密度为16.5～290.7 W/m~2;全年日照数为4000-4500小时,年太阳总辐射强度大于100w/m~2的日照时数占到近90%,年总辐射强度约为1.4 MW/m~2。从数据分析来看,济南地区风能和太阳能资源丰富,在济南地区实行风力发电和太阳能发电具有着良好的自然条件,市场前景广阔。 文章首次通过理论分析和实测数据统计相结合的方法,分析了济南地区风力参数和太阳能参数的分布情况,为济南地区实施风力发电和太阳能发电提供了具有实际意义的理论依据,有着非常重要的应用价值。 【关键词】：风力发电 太阳能发电 风能利用系数 太阳辐射强度 频率分布 潜力分析
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM614;TM615
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 1．我国能源的现状与发展趋势10-20
• 1．1 我国能源存在的问题与对策10-13
• 1．1．1 我国能源存在的问题11-12
• 1．1．2 我国能源发展对策12-13
• 1．2 我国新能源与可再生能源现状13-16
• 1．3 我国新能源与可再生能源发展前景16-17
• 1．4 课题研究的目的17-20
• 1．4．1 济南地区能源概况17-18
• 1．4．2 济南地区发展风力发电和太阳能发电的契机18-19
• 1．4．3 课题的研究目的19-20
• 2．风力发电和太阳能发电的原理20-50
• 2．1 风力发电20-33
• 2．1．1 风力发电原理21-27
• 2．1．2 风力发电运行方式27-30
• 2．1．3 风力发电的发展前景30-33
• 2．2 太阳能发电33-47
• 2．2．1 太阳能热发电36-40
• 2．2．2 太阳能光伏发电40-47
• 2．3 风—光互补发电47-50
• 2．3．1 风能与太阳能热气流联合发电48-49
• 2．3．2 风力—太阳能电池发电联合运行49-50
• 3．济南地区风力发电和太阳能发电潜力分析50-83
• 3．1 风能利用的理论基础50-58
• 3．1．1 风的产生与特性50
• 3．1．2 风的测量50-51
• 3．1．3 风能的计算51-53
• 3．1．4 探讨风能计算的其他方法——瑞利分布法53-57
• 3．1．5 计算济南地区风速的威布尔分布57-58
• 3．2 太阳能辐射强度的计算58-69
• 3．2．1 太阳辐射的产生和分类58-61
• 3．2．2 太阳位置的确定61-63
• 3．2．3 地球大气层外辐射量的计算63-65
• 3．2．4 地球表面斜面上辐射量的计算65-67
• 3．2．5 日射量的工程处理67-68
• 3．2．6 济南地区月平均辐射值的计算68-69
• 3．3 济南地区实测气象参数69-72
• 3．4 济南地区风力资源分析72-75
• 3．5 济南地区太阳能资源分析75-80
• 3．6 济南地区发展风力发电和太阳能发电的前景80-83
• 3．6．1 《可再生能源法》的出台对可再生能源市场的推动80-81
• 3．6．2 济南地区实施风能和太阳能发电的必要性81-82
• 3．6．3 对济南地区发展风力发电和太阳能发电的几点建议82-83
• 4．风-光互补发电实验系统的设计与分析83-90
• 4．1 系统介绍83
• 4．2 系统原理及组成83-88
• 4．3 系统分析88-90
• 5．结论90-94
• 5．1 结论90-93
• 5．2 论文总结及存在的不足93-94
• 参考文献94-99
• 致谢99-100
• 攻读学位期间发表的学术论文目录100-101

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