一种基于SOLARGIS的光伏电站等效小时数精细化图谱制作方法

周洋，谭奇特

[摘    要]太阳辐射至地表的水平辐射，经过计算得到光伏组件（后简称组件）倾斜面上的辐照，该辐照可换算为峰值小时数，倾斜面辐照经过组件转化、考虑系统各项损失和增益后，成为实际上网电量。根据上述分析，在辐照数据图谱的基础上，根据不同地区和地表覆盖物，进行精细化的系统效率和双面光伏组件增益修正，即可得到比较准确的光伏项目等效利用小时数图谱。

[关键词]等效利用小时数;图谱;SOLARGIS;系统效率;双面增益

[中图分类号]TM615 [文献标志码]A [文章编号]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

在目前市场原材料波动剧烈的环境下，出于项目开发投资的需要，分析和绘制全国或者某个区域内准确可靠的光伏项目资源和发电量图谱已经是一个比较迫切的需求。

目前国内对于宏观区域内光伏项目的发电小时评估主要为根据区域内代表性的辐照数据，利用软件测算其年等效发电量小时数，绘制成表格或者图谱，以供直观对比。但这种区域内发电量小时图谱无论从其准确度还是分辨率来看，都有其不可避免的缺陷。

基于此，为了满足需求绘制更为精确的区域发电小时数图谱，本文通过选取高精度的SOLARGIS辐照数据资源和GlobeLand30全球地表覆盖数据，经过大量实际项目的数据分析，借助地理信息处理软件QGIS，可精细化绘制区域内高精度的光伏项目发电小时图谱。

1 SOLARGIS数据库

SOLARGIS是由Marcel Suri博士于2008年成立的一个专业从事于光资源的数据库。该数据库的本质是由一系列太阳辐射、光伏数据、气象和地理要素构成的。它可以提供10年以上的、时间分辨率为10min的GHI、GTI、DNI、DIF和温度的时间序列，环境参数的分辨率可以达到250 m。

SOLARGIS来源于气象卫星参数，主要来自于5颗地球同步卫星，针对中国区域使用日本气象厅的MTSAT和Himawari-8卫星。Himawari-8卫星有，10 min的时间分辨率，高达500 m的空间分辨率无论从时间还是空间上，都有不可比拟的优势。

2 发电小时精细化评估

光伏项目的发电量计算过程：获取水平面总辐射，根据组件安装倾角转换成倾斜面总辐射（可换算为峰值小时数），再经光伏组件转化效率得到组件发电量，最后经过电气设备的损耗形成上网电量。

L=W×H×η

式中：W为光伏电站装机容量;H为峰值小时数;η为光伏电站系统总效率。

η包含了组件转化效率、电气设备损耗、双面增益以及其他所有影响上网电量的因素。

由于具体项目峰值小时数可借助辐照数据方便测算，故上网电量计算关键即为η的评估。

光伏项目的系统效率根据项目地理位置、地形条件、气候温度、污染程度、组件选型、逆变器配置、运维清洗、检修停运等各种因素有关。根据多个实际项目的设计和运行数据统计，以不同的区域和项目系统形式为分类，在不考虑双面组件增益情况下，统计出对应的系统总效率见表1。

由于目前使用双面组件越来越多，双面组件的增益，也是η组成的一部分。其主要来源于地表对太阳光的反射，不同的地表覆盖对太阳光的反射率存在差异，故针对不同地表覆盖物进行分类，可评估出不同区域双面组件的增益情况。根据目前晶科及其他光伏组件厂家实验统计数据，不同地表覆盖类型所对应的双面组件增益见表2。

地表覆盖物選取了GlobeLand30，是中国国家高技术研究发展计划（863计划）全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究项目的重要成果。该数据集包含十个主要的地表覆盖类型，分别是耕地、森林、草地、灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久积雪。该栅格图谱中，每种覆盖类型都对应一个固定值，见表3。

3 电站发电小时图谱制作

太阳辐射至地表的水平辐射，经过计算得到组件倾斜面上的辐照，该辐照可换算为峰值小时数，倾斜面辐照经过组件转化、系统各项损失和增益后，成为实际上网电量。所以，根据上述分析，在辐照数据图谱的基础上，根据不同地区和地表覆盖物，进行精细化的系统效率和双面增益修正，即可得到比较准确的光伏项目上网发电小时图谱。

第一步：SOLARGIS提供了不同地区最佳倾斜面的辐照数据图谱，通过获取该倾斜面辐照图谱，可初步得到峰值小时数图谱;

第二步：根据不同地表覆盖情况，给不同地表覆盖类型区域进行系统效率和双面增益的栅格图谱进行赋值，精细化设置系统效率和双面增益。

第三步：采用GIS软件，将理论发电小时图谱与不同地表覆盖区域的系统效率和双面增益系数相结合，采用栅格计算的方法，计算得到精细化的区域发电小时图谱。

4 案例示范

以江西省上饶市为例，进行精细化等效小时图谱的计算绘制。

（1）先根据获取的SOLARGIS倾斜面辐照数据绘制成区域光伏项目峰值小时图谱。

（2）然后根据获取的上饶地表覆盖数据（图1），针对不同地表覆盖类型，分别作如下系统效率赋值：耕地81.5 %，森林80 %，草地79 %，灌木80 %，湿地81.5 %，水域81.5 %，苔原80 %，居民区79 %，裸地81.5 %。

（3）针对不同地表覆盖类型作如下双面增益赋值：耕地108 %，森林107 %，草地107 %，灌木107 %，湿地105 %，水域105 %，苔原105 %，居民区110 %，裸地108 %。

（4）最后采用QGIS软件，利用栅格计算功能，输入计算公式，可将光伏峰值小时图谱与不同地表覆盖类型下的系统效率和双面增益系数图谱结合计算，得到细化后更为精确的区域发电小时图谱，如图2所示。栅格计算公式如下：首年等效上网小时数=峰值小时数×不同地表覆盖区域系统效率×不同地表覆盖区域双面增益×首年衰减。

5 结束语

随着土地政策、建设成本等的不断变化，光伏项目开发竞争也日益激烈，对于开发人员来说，在相对紧张的开发资源形式下，寻求光资源更好、收益更高的项目的需求变得更为强烈。

文章著重介绍了一种精细化绘制上网发电小时图谱的方法，该方法基于SOLARGIS辐照数据，根据大量设计数据和实际项目统计结果，给不同地表覆盖类型的图谱精细化设置系统总效率以及双面增益，通过QGIS软件，可以实现不同图谱之间的计算，最终绘制形成区域内更为精确的上网发电小时图谱。借助该方法，可以结合公司具体经验数据，定制化绘制项目上网小时图谱，对项目开发与资源评估具有积极的意义。

参考文献

[1] 太阳能资源评估方法：GB/T 37526—2019[S].

[2] 太阳能资源评估方法：QX/T 89—2018[S].