氣象數(shù)據(jù)與光伏電站的收益預(yù)測

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的日臻成熟，業(yè)界對氣象數(shù)據(jù)的要求也越來越高。這就需要我們對不同地域的氣象信息進(jìn)行細(xì)致的分析，對不同的氣象數(shù)據(jù)庫進(jìn)行仔細(xì)的對比。才能精確估算出光伏發(fā)電的收益。 　　1.1氣象數(shù)據(jù)庫 　　1.1.1 官方氣象局?jǐn)?shù)據(jù)庫 　　當(dāng)一個項(xiàng)目立項(xiàng)以后，需要開始編制可行性研究報告。在編制過程中需要對項(xiàng)目發(fā)電量進(jìn)行估算。正常情況下，當(dāng)?shù)氐牡孛鏆庀筝椛溆^測數(shù)據(jù)可以從當(dāng)?shù)氐臍庀蟛块T獲得，一般可以購買到項(xiàng)目地點(diǎn)前5年的氣象數(shù)據(jù)。氣象數(shù)據(jù)相對準(zhǔn)確，但是價格不菲，通常一個地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)價格過萬，甚至幾萬元。 　　當(dāng)然我們也能從互聯(lián)網(wǎng)上獲得一些氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)。比如：《中國科學(xué)院人地系統(tǒng)主體數(shù)據(jù)庫》但是該數(shù)據(jù)庫記錄的數(shù)據(jù)為1951-1980年的氣象數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)，記錄年代過于久遠(yuǎn)。 　　我們也能通過購買資料的方式獲得年代較近的數(shù)據(jù)庫資料，比如《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》收錄了1971-2003年的氣象數(shù)據(jù)，對于專業(yè)人員有一定的參考價值。 　　中國氣象局官方網(wǎng)站有最新的數(shù)據(jù)，但是需要二級核心會員資格（非盈利行的研究機(jī)構(gòu)）而光伏電站是一個營利性機(jī)構(gòu)，該數(shù)據(jù)不易獲得。 　　1.1.2 通過第三方獲得的氣象數(shù)據(jù) 　　1.1.2.1 METEONORM軟件 　　METEONORM其數(shù)據(jù)來源于全球能量平衡檔案館（Global Energy Balance Archive）、世界氣象組織（WMO/OMM）和瑞士氣象局等權(quán)威機(jī)構(gòu)，包含有全球7750個氣象站的輻射數(shù)據(jù)，我國有98個氣象輻射觀測站被該軟件的數(shù)據(jù)庫收錄。通過該軟件6.0版本可以查詢到收錄的氣象輻射觀測站的1981-2000年多年平均各月的輻射量（對于7.0版本，為1990-2005年多年平均各月的輻射量）。此外，該軟件還提供其他無氣象輻射觀測資料的任意地點(diǎn)的通過插值等方法獲得的多年平均各月的輻射量。 　　1.1.2.2 NASA地面輻射數(shù)據(jù)庫 　　NASA地面輻射數(shù)據(jù)庫是根據(jù)衛(wèi)星觀測的大氣層頂?shù)妮椛?Top of atmosphere radiance)、云層分布圖、臭氧層分布圖、懸浮顆粒物分布等數(shù)據(jù)，通過復(fù)雜的建模和運(yùn)算得到了全球地表水平面總輻射數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相關(guān)公式由水平面的總輻射推算出水平面的散射輻射和法向直接輻射（DNI）數(shù)據(jù)。“云”為是指停留大氣層上的水滴或冰晶膠體的集合體，光線在穿射這些水滴以及冰晶膠體的時候會發(fā)生折射、散射、衰弱。從而達(dá)到衛(wèi)星的反射光線減弱以及成像與實(shí)際位置出現(xiàn)偏差，在成像上體現(xiàn)為模糊不清、陰暗。 我國南方地區(qū)，特別是長江以南的地域，水網(wǎng)縱橫密布。水汽蒸發(fā)會在對流層形成比較厚的云層，由于衛(wèi)星受到云層、空氣懸浮物、大型水體影響的因素影響。NASA的數(shù)據(jù)和一般地面氣象站的數(shù)據(jù)差距就非常大。（見表1-1） 　　我國西北新疆、內(nèi)蒙、青海、甘肅等地區(qū)開闊、干旱、太陽輻射較好的地區(qū)。已經(jīng)建成的光伏電站自備氣象站的輻射數(shù)據(jù)（西北隔壁沙漠地區(qū)地面觀測站較少）與NASA數(shù)據(jù)庫的數(shù)值相差較小。 　　1.1.3 自備氣象站 　　有些EPC公司或者專業(yè)的光伏公司也會有自己的氣象站數(shù)據(jù)。比如上海淘科提供的上海地區(qū)2014年1-8月的氣象站數(shù)據(jù)如下表1-1。官方氣象局的太陽能輻照數(shù)據(jù)每分鐘采集一次，專業(yè)的光伏氣象站每隔0.5秒-1秒鐘采集一次氣象數(shù)據(jù)（輻照度、風(fēng)速、溫度）準(zhǔn)確度相對較高，非常有利用價值。 表1-1 表1-1中所示，上海地區(qū)最佳傾角條件下(28°)的輻照度數(shù)據(jù)。2014年實(shí)測輻照度數(shù)據(jù)與Meteonorm數(shù)據(jù)相差較小，而NASA（本文參考RETSCREEN自帶數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)偏大，數(shù)據(jù)相差30%。 　　1.1.4 2004年前我國地面氣象站數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性分析 　　由于我國光伏行業(yè)起步比較晚，對太陽能輻射的數(shù)據(jù)收集的不細(xì)致、不全面。大部分?jǐn)?shù)據(jù)的記錄時間間隔為3小時，有很多缺失數(shù)據(jù)都是采用數(shù)學(xué)插補(bǔ)法來獲得。有的氣象站在早起根本不收錄太陽能輻射資料，很多數(shù)據(jù)都是由已知的氣象要素數(shù)據(jù)推算出來的。 　　20世紀(jì)90年代，我國執(zhí)行的氣象輻射觀測方法，對輻射觀測站進(jìn)行了一、二、三級的分級。只有一級站才有全面的的觀測數(shù)據(jù)：總輻射、散射輻射、直接輻射、反射輻射、凈全輻射。三級站只測量總輻射。由于當(dāng)時全國270個臺站中，只有1/3站點(diǎn)有能力觀測太陽能輻射數(shù)據(jù)（90余個被METEONORM收錄）其余的站點(diǎn)的太陽能輻照數(shù)據(jù)是依據(jù)公式推算出來的。這樣的數(shù)據(jù)已經(jīng)失去了在發(fā)電量估算的使用價值。 　　由于我國有90余個氣象站數(shù)據(jù)被METEONORM收錄，METEONORM數(shù)據(jù)庫中我國的氣象站數(shù)據(jù)準(zhǔn)確也有待商榷。而且目前METEONORM軟件是收取服務(wù)費(fèi)的，而且服務(wù)費(fèi)用很高。我們目前能夠使用的免費(fèi)數(shù)據(jù)截至1990-2005年左右。 　　2.1 氣象數(shù)據(jù)對項(xiàng)目投資回報的影響 　　2.1.1 數(shù)據(jù)建模 　　假設(shè)項(xiàng)目地點(diǎn)位于南京，容量10兆瓦、系統(tǒng)效率80%、7.5元/瓦，發(fā)電自發(fā)自用電費(fèi)1.2元/度。運(yùn)維費(fèi)用200萬/年，貸款利率等財務(wù)參數(shù)與當(dāng)前市場相符。 　　財務(wù)評價指標(biāo)匯總（首年利用小時1000H） 　　由表1-2、1-3、1-4可以看出，氣象數(shù)據(jù)10%的偏差造成了財務(wù)數(shù)據(jù)的巨大變化?；蛘咭鹜顿Y失誤，或者錯過好的投資機(jī)會。 　　氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性非常的重要，而獲得相對準(zhǔn)確的氣象數(shù)據(jù)又比較困難。這就需要整個光伏行業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，科學(xué)系統(tǒng)的整理分析過往數(shù)據(jù)互通有無。同時，政府的氣象部門應(yīng)該將數(shù)據(jù)分類，推出幾檔精度不同的數(shù)據(jù)，1.精確到 年、月；2.精確到日；3.3年前、5年期；同時將精確到年、月的數(shù)據(jù)免費(fèi)的公布在氣象局網(wǎng)站上。以供需要的設(shè)計人員參考。