光伏产业类比荒漠植被利用太阳辐射的时空变异特征及生态意义——以甘肃河西走廊为例
发布时间：2020-12-15 14:40
以河西走廊沙漠戈壁区5个典型地市已建光伏基地为研究对象,基地周边荒漠植被为参照,通过对5地市光伏基地规模、发电量、荒漠植被新生长量及投影盖度调查,等值换算得到光伏年(季)均太阳能利用率、荒漠植被年(季)均光能利用率,比较分析了光伏相对荒漠植被在利用太阳辐射及光能利用率的时空变异特征。结果表明:(1)光伏太阳能利用率时空变异的相对高效性,光伏年均太阳能利用率为荒漠植被年均光能利用率的147.62倍,即单位面积光伏基地相当于147.62倍面积荒漠植被光能的利用量。(2)光伏太阳能利用率时空变异的相对稳定性,在空间上变异系数为5.95%,时间上为14.32%,远远小于植被光能利用率空间、时间上的变异系数58.13%和132.24%。从理论上讲,光伏产业能够更加明显地影响地表温度和热量平衡,或将是防治沙尘暴发生发展一条极其有效的新途径,对区域环境生态建设具有积极的意义。
【文章来源】：生态经济. 2020年01期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
5地市光伏年均利用太阳辐射与年均太阳能利用率折线图
根据调查资料，金昌国能光伏基地2014—2017年年内1—12月的月均削减太阳辐射及月均太阳能利用率计算结果见表2。表2中，月均削减太阳辐射及月均太阳能利用率均按实际发电等效小时、不包括限电因素的实际发电量来核算。因此，光伏月均太阳能利用率普遍低于年均太阳能利用率，平均为3.25%，是年均太阳能利用率的58.58%。月均太阳辐射、月平均气温及月均太阳能利用率等指标折线图见图2,1—12月内，随着月均太阳辐射的高低变化，月平均气温的变化比较明显，且月均太阳辐射在5月份达到峰值，而月平均气温峰值在7月。月均削减太阳辐射与月均发电等效小时的折线走势具有一致性，月均太阳能利用率折线走势与月均太阳辐射、月平均气温、月均发电等效小时及月均削减太阳辐射的均不相一致。对各指标的相关性分析表明，月均太阳能利用率与月均太阳辐射、月平均气温、月均发电等效小时及月均削减太阳辐射的相关系数分别为-0.686 6、-0.263 5、-127 1和-252 4，显然仅月均太阳辐射相关系数的绝对值相对较大，与其他各指标均较小。而月均削减太阳辐射与月均太阳辐射、月平均气温及月均发电等效小时的相关系数均较大，分别为0.864 2、0.941 8和0.906 8，与月均太阳能利用率的相关系数仅为-0.252 3。因此，研究认为，月均太阳能利用率的高低受其他各指标因子的综合影响，只是受月均太阳辐射的影响较大，但年内1—12月间变化幅度较小，具有一定的稳定性，而其他各指标年内随月均太阳辐射变化的幅度均比较明显。另外，从月均太阳能利用率和月均削减太阳辐射年内春、夏、秋、冬四季的折线图走势看（图3），平均削减太阳辐射在夏秋两季较高，冬春两季较低，且均有走低趋势。而平均太阳能利用率在冬季最高，夏季最低，且冬春两季均有走高趋势。3.2 荒漠植被光能利用率时空变化特征
河西5地市2017—2018年光伏基地周边荒漠植被年均投影盖度、年均光能利用率的调查统计结果见表3。表3中，植被年均投影盖度最高为16.26%（张掖），其年均光能利用率为0.068 6%，最低年均投影盖度为4.13%（酒泉），年均光能利用率仅为0.017 4%，自东向西，植被投影盖度从武威的18.19%逐渐降低到酒泉“敦煌光电产业园中心”的0。另外，年均投影盖度和年均光能利用率柱形图及趋势线方程y=-0.006 7x+0.057 4显示（图4），自东向西为下降趋势，且植被投影盖度越小，光合利用率越低。本研究还跟踪调查了武威古浪县黄花滩荒漠灌木植被群落春、夏、秋、冬的平均光能利用率，分别为0.008 2%、0.054 2%、0.011 2%和0。有学者利用遥感模拟获取植被覆盖度近似认为100%的长白山自然保护区，春、夏、秋、冬四季光能利用率的平均值分别为0.551%、2.680%、0.551%和0.047%[9]。由此不难看出，植被年内四季的光能利用率因季节不同而不同，变化幅度较大，一般夏季较高，冬春季较低。图4 光伏基地周边植被年均投影盖度及年均光能利用率
【参考文献】：
期刊论文
[1]影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素分析[J]. 李元. 应用能源技术. 2018(11)
[2]沙漠、戈壁光伏产业防沙治沙的生态功能——以甘肃河西走廊为例[J]. 常兆丰,刘世增,王祺,王飞,孙涛,刘淑娟,王芳琳. 生态经济. 2018(08)
[3]广西植被时空变化及其对气候响应[J]. 廖春贵,胡宝清,熊小菊,陈依兰,陈月连,孙建飞. 森林与环境学报. 2018(02)
[4]太阳能光伏发电效率提升措施探讨[J]. 侯朝阳. 科技风. 2017(26)
[5]太阳能跟踪系统的研究[J]. 赵小圣,言家权,米仁腾,章文鹤,姚毅. 科技视界. 2016(09)
[6]沙漠戈壁光伏电厂的生态学意义[J]. 刘世增,常兆丰,朱淑娟,韩福贵,仲生年,段小峰. 生态经济. 2016(02)
[7]光伏发电系统发电效率研究[J]. 陈墨煖. 科技展望. 2015(25)
[8]2000—2012年中国北方草地NDVI和气候因子时空变化[J]. 张仁平,冯琦胜,郭靖,尚振艳,梁天刚. 中国沙漠. 2015(05)
[9]干旱胁迫对香樟幼树生长及光合特性的影响[J]. 胡义,胡庭兴,胡红玲,陈洪,王彬,李晗. 应用与环境生物学报. 2014(04)
[10]不同植被指数反映地表植被覆盖度的比较分析——以甘肃河西走廊地区为例[J]. 何雅枫,花立民,邸利. 中国农学通报. 2014(19)
本文编号：2918453
【文章来源】：生态经济. 2020年01期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
5地市光伏年均利用太阳辐射与年均太阳能利用率折线图
根据调查资料，金昌国能光伏基地2014—2017年年内1—12月的月均削减太阳辐射及月均太阳能利用率计算结果见表2。表2中，月均削减太阳辐射及月均太阳能利用率均按实际发电等效小时、不包括限电因素的实际发电量来核算。因此，光伏月均太阳能利用率普遍低于年均太阳能利用率，平均为3.25%，是年均太阳能利用率的58.58%。月均太阳辐射、月平均气温及月均太阳能利用率等指标折线图见图2,1—12月内，随着月均太阳辐射的高低变化，月平均气温的变化比较明显，且月均太阳辐射在5月份达到峰值，而月平均气温峰值在7月。月均削减太阳辐射与月均发电等效小时的折线走势具有一致性，月均太阳能利用率折线走势与月均太阳辐射、月平均气温、月均发电等效小时及月均削减太阳辐射的均不相一致。对各指标的相关性分析表明，月均太阳能利用率与月均太阳辐射、月平均气温、月均发电等效小时及月均削减太阳辐射的相关系数分别为-0.686 6、-0.263 5、-127 1和-252 4，显然仅月均太阳辐射相关系数的绝对值相对较大，与其他各指标均较小。而月均削减太阳辐射与月均太阳辐射、月平均气温及月均发电等效小时的相关系数均较大，分别为0.864 2、0.941 8和0.906 8，与月均太阳能利用率的相关系数仅为-0.252 3。因此，研究认为，月均太阳能利用率的高低受其他各指标因子的综合影响，只是受月均太阳辐射的影响较大，但年内1—12月间变化幅度较小，具有一定的稳定性，而其他各指标年内随月均太阳辐射变化的幅度均比较明显。另外，从月均太阳能利用率和月均削减太阳辐射年内春、夏、秋、冬四季的折线图走势看（图3），平均削减太阳辐射在夏秋两季较高，冬春两季较低，且均有走低趋势。而平均太阳能利用率在冬季最高，夏季最低，且冬春两季均有走高趋势。3.2 荒漠植被光能利用率时空变化特征
河西5地市2017—2018年光伏基地周边荒漠植被年均投影盖度、年均光能利用率的调查统计结果见表3。表3中，植被年均投影盖度最高为16.26%（张掖），其年均光能利用率为0.068 6%，最低年均投影盖度为4.13%（酒泉），年均光能利用率仅为0.017 4%，自东向西，植被投影盖度从武威的18.19%逐渐降低到酒泉“敦煌光电产业园中心”的0。另外，年均投影盖度和年均光能利用率柱形图及趋势线方程y=-0.006 7x+0.057 4显示（图4），自东向西为下降趋势，且植被投影盖度越小，光合利用率越低。本研究还跟踪调查了武威古浪县黄花滩荒漠灌木植被群落春、夏、秋、冬的平均光能利用率，分别为0.008 2%、0.054 2%、0.011 2%和0。有学者利用遥感模拟获取植被覆盖度近似认为100%的长白山自然保护区，春、夏、秋、冬四季光能利用率的平均值分别为0.551%、2.680%、0.551%和0.047%[9]。由此不难看出，植被年内四季的光能利用率因季节不同而不同，变化幅度较大，一般夏季较高，冬春季较低。图4 光伏基地周边植被年均投影盖度及年均光能利用率
【参考文献】：
期刊论文
[1]影响太阳能光伏电站系统效率的主要因素分析[J]. 李元. 应用能源技术. 2018(11)
[2]沙漠、戈壁光伏产业防沙治沙的生态功能——以甘肃河西走廊为例[J]. 常兆丰,刘世增,王祺,王飞,孙涛,刘淑娟,王芳琳. 生态经济. 2018(08)
[3]广西植被时空变化及其对气候响应[J]. 廖春贵,胡宝清,熊小菊,陈依兰,陈月连,孙建飞. 森林与环境学报. 2018(02)
[4]太阳能光伏发电效率提升措施探讨[J]. 侯朝阳. 科技风. 2017(26)
[5]太阳能跟踪系统的研究[J]. 赵小圣,言家权,米仁腾,章文鹤,姚毅. 科技视界. 2016(09)
[6]沙漠戈壁光伏电厂的生态学意义[J]. 刘世增,常兆丰,朱淑娟,韩福贵,仲生年,段小峰. 生态经济. 2016(02)
[7]光伏发电系统发电效率研究[J]. 陈墨煖. 科技展望. 2015(25)
[8]2000—2012年中国北方草地NDVI和气候因子时空变化[J]. 张仁平,冯琦胜,郭靖,尚振艳,梁天刚. 中国沙漠. 2015(05)
[9]干旱胁迫对香樟幼树生长及光合特性的影响[J]. 胡义,胡庭兴,胡红玲,陈洪,王彬,李晗. 应用与环境生物学报. 2014(04)
[10]不同植被指数反映地表植被覆盖度的比较分析——以甘肃河西走廊地区为例[J]. 何雅枫,花立民,邸利. 中国农学通报. 2014(19)
本文编号：2918453
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