一種基于SOLARGIS的光伏電站等效小時數精細化圖譜制作方法

周洋，譚奇特

[摘? ? 要]太陽輻射至地表的水平輻射，經過計算得到光伏組件（后簡稱組件）傾斜面上的輻照，該輻照可換算為峰值小時數，傾斜面輻照經過組件轉化、考慮系統各項損失和增益后，成為實際上網電量。根據上述分析，在輻照數據圖譜的基礎上，根據不同地區和地表覆蓋物，進行精細化的系統效率和雙面光伏組件增益修正，即可得到比較準確的光伏項目等效利用小時數圖譜。

[關鍵詞]等效利用小時數;圖譜;SOLARGIS;系統效率;雙面增益

[中圖分類號]TM615 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–0–02

Equivalent Hours of Photovoltaic Power Station Based on

Solargis Method for Making Fine Atlas

Zhou Yang，Tan Qi

[Abstract]The horizontal radiation from solar radiation to the ground surface is calculated to obtain the irradiation on the inclined plane of photovoltaic module （hereinafter referred to as module）， which can be converted into peak hours. After module conversion and considering various losses and gains of the system， the inclined plane irradiation becomes the actual on grid power. According to the above analysis， based on the radiation data map， fine system efficiency and double-sided photovoltaic module gain correction can be carried out according to different regions and surface coverings to obtain a more accurate map of equivalent utilization hours of photovoltaic projects.

[Keywords]equivalent utilization hours; atlas; SOLARGIS; system efficiency; double sided gain

在目前市場原材料波動劇烈的環境下，出于項目開發投資的需要，分析和繪制全國或者某個區域內準確可靠的光伏項目資源和發電量圖譜已經是一個比較迫切的需求。

目前國內對于宏觀區域內光伏項目的發電小時評估主要為根據區域內代表性的輻照數據，利用軟件測算其年等效發電量小時數，繪制成表格或者圖譜，以供直觀對比。但這種區域內發電量小時圖譜無論從其準確度還是分辨率來看，都有其不可避免的缺陷。

基于此，為了滿足需求繪制更為精確的區域發電小時數圖譜，本文通過選取高精度的SOLARGIS輻照數據資源和GlobeLand30全球地表覆蓋數據，經過大量實際項目的數據分析，借助地理信息處理軟件QGIS，可精細化繪制區域內高精度的光伏項目發電小時圖譜。

1 SOLARGIS數據庫

SOLARGIS是由Marcel Suri博士于2008年成立的一個專業從事于光資源的數據庫。該數據庫的本質是由一系列太陽輻射、光伏數據、氣象和地理要素構成的。它可以提供10年以上的、時間分辨率為10min的GHI、GTI、DNI、DIF和溫度的時間序列，環境參數的分辨率可以達到250 m。

SOLARGIS來源于氣象衛星參數，主要來自于5顆地球同步衛星，針對中國區域使用日本氣象廳的MTSAT和Himawari-8衛星。Himawari-8衛星有，10 min的時間分辨率，高達500 m的空間分辨率無論從時間還是空間上，都有不可比擬的優勢。

2 發電小時精細化評估

光伏項目的發電量計算過程：獲取水平面總輻射，根據組件安裝傾角轉換成傾斜面總輻射（可換算為峰值小時數），再經光伏組件轉化效率得到組件發電量，最后經過電氣設備的損耗形成上網電量。

L=W×H×η

式中：W為光伏電站裝機容量;H為峰值小時數;η為光伏電站系統總效率。

η包含了組件轉化效率、電氣設備損耗、雙面增益以及其他所有影響上網電量的因素。

由于具體項目峰值小時數可借助輻照數據方便測算，故上網電量計算關鍵即為η的評估。

光伏項目的系統效率根據項目地理位置、地形條件、氣候溫度、污染程度、組件選型、逆變器配置、運維清洗、檢修停運等各種因素有關。根據多個實際項目的設計和運行數據統計，以不同的區域和項目系統形式為分類，在不考慮雙面組件增益情況下，統計出對應的系統總效率見表1。

由于目前使用雙面組件越來越多，雙面組件的增益，也是η組成的一部分。其主要來源于地表對太陽光的反射，不同的地表覆蓋對太陽光的反射率存在差異，故針對不同地表覆蓋物進行分類，可評估出不同區域雙面組件的增益情況。根據目前晶科及其他光伏組件廠家實驗統計數據，不同地表覆蓋類型所對應的雙面組件增益見表2。

地表覆蓋物選取了GlobeLand30，是中國國家高技術研究發展計劃（863計劃）全球地表覆蓋遙感制圖與關鍵技術研究項目的重要成果。該數據集包含十個主要的地表覆蓋類型，分別是耕地、森林、草地、灌木地、濕地、水體、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久積雪。該柵格圖譜中，每種覆蓋類型都對應一個固定值，見表3。

3 電站發電小時圖譜制作

太陽輻射至地表的水平輻射，經過計算得到組件傾斜面上的輻照，該輻照可換算為峰值小時數，傾斜面輻照經過組件轉化、系統各項損失和增益后，成為實際上網電量。所以，根據上述分析，在輻照數據圖譜的基礎上，根據不同地區和地表覆蓋物，進行精細化的系統效率和雙面增益修正，即可得到比較準確的光伏項目上網發電小時圖譜。

第一步：SOLARGIS提供了不同地區最佳傾斜面的輻照數據圖譜，通過獲取該傾斜面輻照圖譜，可初步得到峰值小時數圖譜;

第二步：根據不同地表覆蓋情況，給不同地表覆蓋類型區域進行系統效率和雙面增益的柵格圖譜進行賦值，精細化設置系統效率和雙面增益。

第三步：采用GIS軟件，將理論發電小時圖譜與不同地表覆蓋區域的系統效率和雙面增益系數相結合，采用柵格計算的方法，計算得到精細化的區域發電小時圖譜。

4 案例示范

以江西省上饒市為例，進行精細化等效小時圖譜的計算繪制。

（1）先根據獲取的SOLARGIS傾斜面輻照數據繪制成區域光伏項目峰值小時圖譜。

（2）然后根據獲取的上饒地表覆蓋數據（圖1），針對不同地表覆蓋類型，分別作如下系統效率賦值：耕地81.5 %，森林80 %，草地79 %，灌木80 %，濕地81.5 %，水域81.5 %，苔原80 %，居民區79 %，裸地81.5 %。

（3）針對不同地表覆蓋類型作如下雙面增益賦值：耕地108 %，森林107 %，草地107 %，灌木107 %，濕地105 %，水域105 %，苔原105 %，居民區110 %，裸地108 %。

（4）最后采用QGIS軟件，利用柵格計算功能，輸入計算公式，可將光伏峰值小時圖譜與不同地表覆蓋類型下的系統效率和雙面增益系數圖譜結合計算，得到細化后更為精確的區域發電小時圖譜，如圖2所示。柵格計算公式如下：首年等效上網小時數=峰值小時數×不同地表覆蓋區域系統效率×不同地表覆蓋區域雙面增益×首年衰減。

5 結束語

隨著土地政策、建設成本等的不斷變化，光伏項目開發競爭也日益激烈，對于開發人員來說，在相對緊張的開發資源形式下，尋求光資源更好、收益更高的項目的需求變得更為強烈。

文章著重介紹了一種精細化繪制上網發電小時圖譜的方法，該方法基于SOLARGIS輻照數據，根據大量設計數據和實際項目統計結果，給不同地表覆蓋類型的圖譜精細化設置系統總效率以及雙面增益，通過QGIS軟件，可以實現不同圖譜之間的計算，最終繪制形成區域內更為精確的上網發電小時圖譜。借助該方法，可以結合公司具體經驗數據，定制化繪制項目上網小時圖譜，對項目開發與資源評估具有積極的意義。

參考文獻

[1] 太陽能資源評估方法：GB/T 37526—2019[S].

[2] 太陽能資源評估方法：QX/T 89—2018[S].