云彩影响太阳能发电

这种设备可以使用全球卫星定位系统，在17座测量站，每秒进行并发测量，来源：国家可再生能源实验室

美国能源部（DOE）国家可再生能源实验室（NREL）生产并提供了丰富的数据集，用以说明，云彩经过太阳能发电装置时，每秒钟都会发生什么。

17个测量站靠近夏威夷檀香山国际机场，就在瓦胡岛（Oahu）上，收集数据都是间隔1秒，全年进行收集。

对这一数据集产生极大兴趣的，是公用事业机构，大型光伏（PV）系统开发人员，气象预报，系统操作员，实验室和大学。

因为理解云的阴影经过大型光伏发电系统时的特点，所以，公用事业机构的官员可以制定策略，更好地管理这些波动，使电网不会受到不利影响。

可靠的太阳光，每一天都照在地球上，同样可靠的是，云每一天都会经过，遮蔽植物群和动物群、建筑物及山脉，不管怎样都是这样。

这些云层经过太阳和大型太阳能装置之间的时候，会发生什么呢？在把太阳光子转换成电子发电的效率上，损失了多少？

直到最近之前，这些问题在很大程度上是没有答案的。

能源部资助的这项研究，是由国家可再生能源实验室进行的，这项研究支持的夏威夷清洁能源规划（HCEI：Hawaii Clean Energy Initiative），是一个多方面的方案，可以大幅提高夏威夷可再生能源的利用。这项研究还包括通用电气公司（General Electric），夏威夷电力公司（Hawaiian Electric Company）和夏威夷国家能源研究所（Hawaiian National Energy Institute）。

这一信息随后可以用来预测，中型和大型光伏发电系统每1秒间隔的光伏输出可能是多少。

所收集的数据，“让我们可以建立一个太阳能监测网络，精确模拟云究竟如何影响大型光伏发电系统，”国家再生能源实验室资深科学家大卫•任纳（David Renne）说。“这种时间同步数据是独一无二的。所有17个站每秒进行的测量，都完全是在相同时间。这使得这一阵列可以“看到”云经过，并模拟光伏系统的可能行为。”

“17个测量站的每一个，测量的太阳能都是在太阳的可见光谱，是测量这些光谱到达地面水平表面时的情形，”任纳说。国家再生能源实验室太阳能辐射研究实验室的研究人员，设计了这种设备，从而可以使用全球卫星定位系统，在17座测量站每秒进行并发测量。

“数据每一秒都必须收集，因为光伏发电系统对阴影的反应非常迅速，”任纳说。“我们必须确保真正获得详细的波动特征，”这就是光伏输出的陡降和骤升，原因是浮云等因素。

任纳指出，该数据集可以模拟高达30兆瓦的公用事业级系统。“云可以在很短时间内导致相当显著的上升或下降。”任纳说，因为太阳能发电成了能源结构中更大的一部分，所以，这些跳跃可以导致电网的波动，这些波动如果不减轻，就会引起浪涌、波动，以及公用事业运营商头疼的问题。

储存太阳能所产生的电力，是处理这些波动一种方式。另一种是利用基础设施和软件包来稳定电网。

“如果他们有良好的云模式统计信息，他们就可以设计一些系统，把它们连接在一起，沿着一定的方向，尽量减少云经过时的影响，并抑制这些波动，”任纳说。

一个新的见解是，因为非常大的太阳能电池板阵列会有一种平滑的波动，相对比的是大幅上升和下降，这种情况可能发生，是因为云经过一个单一的电池板或小型屋顶阵列。

太阳能发电是特别有用的，在炎热的夏天，对空调的需求是最高的。也是在这个时候，太阳最耀眼，太阳能电池板处在产能高峰期。

瓦胡岛太阳能研究机构（Oahu Solar Energy Study）收集的数据属于夏威夷清洁能源规划的合作伙伴，但是，国家可再生能源实验室可以共享知识，这种知识建立的数据集都是基于一秒钟的间隔，可与全国各地和世界各地的其他人共享。一年的数据值见于国家再生能源实验室的测量和仪表数据中心（MIDC：Measurement and Instrumentation Data Center）网站：http://www.nrel.gov/midc。