[发明专利]一种基于DEM数据的山地光伏电站选址方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于DEM数据的山地光伏电站选址方法，属地理信息系统和光伏工程技术领域。

背景技术：

在光伏电站的建设和筹划前，首先要进行选址。合理的位置选择对光能的产出显得非常重要^[1]，选址不合理会直接造成电站发电量损失和维修费用增加，整体效益和运行寿命降低，并且还会对周围环境造成不良影响。中国西部地区具有丰富的光照资源，却不像西北地区一样拥有辽阔平坦的土地适用于大型光伏项目建设，这里多是地形复杂的山地，其下垫面条件多样，各地辐射条件相差悬殊，局地能量收支存在巨大差异，需要对太阳能资源做更精细的评估，即对光伏电站建站潜能进行评价。一般认为光伏发电装机容量灵活、安装简单、不需要燃料输入、对站址的场地要求低，传统上主要采用人工方式现场踏勘的方法进行光伏电站选址^[2]，既费时费力，也难以达到最佳方案，主要存在太阳电池板倾斜角和方向随意人为设置导致电池板前后左右遮蔽，恶劣环境条件导致的太阳电池表面油污、灰尘、老化，特别是在高原山地区域，坡度坡向不合理将造成太阳辐射量低和土地资源浪费等问题。

现代地理信息系统（GIS）和图像分析处理技术的发展为这一问题的解决提供了先进的手段。地理信息系统数据库中最为重要的空间信息资料和赖以进行地形分析的核心数据系统是基于高程或海拔分布的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)^[3]。以DEM数字高程图为本底资料，根据地理空间特征对大范围区域的建站潜能进行计算机分类评价，为山地光伏电站的选址提供决策。

在光伏系统设计中通常需要考虑太阳电池方阵最佳倾斜角，使受光面获得最大辐射量^[4]。太阳电池板的辐射量一般采用如下公式计算^[5]：

H‾T=H‾(1-H‾dH‾)R‾b+H‾d(1+cosβ2)+H‾ρg(1-cosβ2)]]>

式中是倾角为β的电池板表面每月的太阳总辐射量，为水平面上月平均日射辐射量，为水平面上月平均散射辐射量，为大气月平均透明度，为倾斜面上月平均日辐射量与水平面上月平均日辐射量之比，ρ_g为地面反射系数。

根据上式，文献[6]推论出固定太阳电池板面应正向赤道，最佳倾斜角为纬度±5°。由于地面太阳总辐射量是光伏电站选址的基本依据，而在在山地区域，地形的坡度、坡向对太阳总辐射量影响最大，若所选位置的度坡、坡向与太阳电池板安装倾角和方向一致，将极大降低土地资源浪费和电站建造成本。

参考文献：

[1]高军武,陶崇勃,国内外太阳能光伏产业市场状况与发展趋势,电气技术,2009.