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在本文件中
我们将讨论地面反照率除太阳辐照度成分外，如何影响倾斜表面的总全球辐照度。这种影响源于地面反射辐照度影响模块的前后两侧，尤其是在评估双面模块技术时。
概述
随着双面光伏（PV）技术的出现，传统上将 表面反照 率视为恒定值的假设日益受到挑战。这一创新高度依赖准确的反照率数据，以最大化利用反射太阳能。反照率是地表反射率的度量， 直接影响总反射太阳辐照度 （RHI），是 计算倾斜辐照度 （GTI）和 优化双面光伏系统的关键参数。
虽然单靠地面测量往往不足，但卫星推导的反照率估计，如 MODIS数据产品提供的，提供了有力的替代方案。这些基于卫星的数据集已成为太阳能行业的重要组成部分，为精确反照率数据库的发展奠定了基础。此外，来自数值天气预报（NWP）模型的再分析数据集提供了无间隙的反照率输入，进一步提升了数据可靠性。
通过后处理和结合这些数据源，可以推导出 特定位置的可靠历史反照率值。这些数值通常以两种格式提供： 月均值 或 时间序列 （日值），具体取决于分析需求。通常建议在可行性前阶段使用月平均值，提供广泛的概览，而时间序列数据更适合尽职调查阶段，提供详细的时间洞察，用于高级分析。
美国采样站卫星反照率的空间表示
反照率时间序列计算
反照率的估计基于卫星平台上仪器捕获的表面反射率数据。其中一种仪器是中 分辨率成像光谱仪 （MODIS），运行于 Terra和Aqua卫星上。这些卫星战略性地分布在互补轨道上：Terra上午从北向南穿越赤道，而Aqua则在下午从南向北穿越。它们合力每1到2天提供地球表面的近乎全球覆盖。
即使带有MODIS数据，Albedo通常也不会作为独立的卫星产品直接提供。相反，它由两个不同的组成部分 推导出 来：
表面在入射太阳辐射时的反射率完全是直接的。
当入射太阳辐射时，表面的反射率完全是漫反射的。
计算 有效反照率值时，应用了来自Solargis辐照度数据库的漫射分数（D2G）数据，结合了黑天和白天反照率值。这种积分使得在不同太阳辐射条件下更准确地表示反照率。
对于反照率的Solargis时间序列，使用具有较长历史记录且时间分辨率较高（至少日值）的数据源。这些产品包括MODIS产品MCD43A1和MCD43A3。然而，这些产品存在缺失的数据（数据缺口），主要由于持续的云雾。
一些更适合使用时间序列的例子包括：
卫星推测的反照率与地面反照率测量进行比较。
月平均数据 可能不足以考虑个别随机事件，如短暂降雪。仅考虑此类事件的平均效应。
项目地点的 土地覆盖 可能随时间变化，2006年至2015年的平均值 可能不代表当前情况。
项目地点的 土地覆盖 相当不均，空间分辨率为0.5公里的数据集比分辨率为1公里的数据集更能提供 代表性 。
西班牙阿尔梅里亚一个站点的反照率日时序列表示。
Solargis albedo（日时序）的技术规格 | |
特征 | 描述 |
数据来源 | 莫迪斯：MCD43A3 来自Solargis辐照度数据库的弥散分数（D2G） |
空间分辨率 | 0.5公里 x 0.5公里 |
时间结构 | 每日时间序列 每个天数值都是基于第9天为中心的16天时间窗口的加权平均值 |
时间覆盖 | 2000年2月至今，18+岁月 |
数据空白 | 是的 |
空白填补与月度聚合
卫星推测的反照率数据中出现空白是不可避免的，通常由持续 的云层覆盖或误探引起，这些空白会反映在历史时间序列数据集中。因此，时间和空间间隙在MODIS得出的时间序列数据中很常见。这些间隙的大小受数据集空间分辨率影响，而其持续时间则取决于云量的持续程度。
尽管存在这些挑战，月平均值仍可计算以 创建无间隙的数据集。这是通过将预处理的MODIS产品与气象再分析数据库（如ECMWF ERA-5和NASA MERRA-2项目）中的额外数据集结合实现的。
基于重分析的反照率计算的主要优势是能够为任何无间隙的曲面提供一致的全局数据。然而，代价是空间分辨率低于其他方法。
计算反照率月 平均值时，采用填补缺口的无雪MODIS产MCD43GF作为主要数据来源。然而，由于该MODIS产品未包含短暂雪的反照率值，因此结合了其他MODIS产品和ERA5再分析数据，准备了一个适用于各类陆地表面（包括短暂雪）的无间隙高分辨率数据集。最后，利用国家雪冰数据中心（NSIDC）的额外信息，添加了海洋冰的反照率（NSIDC）。为了纠正与MODIS陆海掩码不精确度相关的缺陷和错误，我们使用了Solargis数据库中的额外图层。
所得数据集提供了无间隙的反照率信息，具有高空间分辨率和全球覆盖，适合太阳能和环境建模的多种应用。
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西班牙阿尔梅里亚某站点的反照率月平均值表示。
Solargis 反照率的技术规格（长期月均值） | |
特征 | 描述 |
数据来源 | MODIS（主）：MCD43GF MODIS（雪反照率）：MCD43C3，MOD10CM，MYD10CM ERA-5（填补空隙） NSIDC（海冰） 太阳面罩（1公里陆海面罩） |
空间分辨率 | 1公里×1公里 |
时间结构 | 月均数（12）+ 年均数（1） 月均值，均为8天值（每个日值基于16天时间窗口的加权平均值） |
时间覆盖 | 2006年至2015年，十年 |
数据空白 | 不 |
Solargis的最终反照率产品已通过现有的反照率计地面测量得到验证。反照率计由两个垂直安装、平行于水平面的双向仪组成，以同时测量全球水平辐照度（GHI）和反射水平辐照度（RHI）。
为了提高卫星来源地面反照率数据的准确性，通常会针对反照率显著影响预期能量产额的项目开展专门的 地面测量活动 。这些活动提供局部化、高精度的数据，补充卫星估算。
然而，由于反照率本身具有时间变异性，测量活动可能产生 广泛分散的结果，受观测周期持续时间影响。仅持续几天的短期活动往往比卫星数据产生的误差更大，凸显了延长测量时长对于可靠验证的重要性。
在Solargis平台的应用
基于卫星的反照率数据被应用于所有Solargis应用，如 Prospect、 Evaluate或 Monitor and Forecast。它用于模拟生成特定场地数据。例如，它被用作 Solargis Evaluate PV模拟 链的输入。
此外，它还有助于提取 TMY 和 TS API 数据的具体位置数据，以及咨询 服务。
延伸阅读
表面反照率与反射率：定义、角度和光谱效应的综述，以及支持美洲先进太阳辐照度建模的主要数据来源的相互比较。C. Gueymard， V. Lara-Fanego， M. Sengupta， Y. Xie， 2019，《太阳能》，第182卷，2019年4月，第194-212页
如何使用反照率进行更准确的双面 PV 估计。白皮书。Solargis网站，2022年。