太阳能、气象和环境数据

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本文解释了为什么高质量的太阳能、气象和环境数据对太阳能项目评估至关重要，涵盖数据挑战和输入需求（全面、准确、标准化、验证）。它描述了Solargis的方法：输入源（卫星、再分析/NWP模型、地面测量、高分辨率环境数据）、输出产品（历史/运营时间序列、TMY、预报、太阳地图）、建模和质量控制技术、验证实践，以及Solargis数据库如何通过应用程序、API和SFTP构建和交付。

太阳能项目评估的关键数据

太阳能、气象和环境数据为评估场地适宜性、潜在能源产生及整体项目可行性提供了关键信息：

太阳辐射数据 对于估算光伏系统的潜在能量产出至关重要。
气象数据 包括温度、湿度、风速、降水和降雪，这些数据影响光伏系统的性能效率和劣化。
环境数据 包括地面反照率、大气参数、地形及土地利用，这些因素会影响反射辐射和遮蔽，从而决定项目的适用性。

系统准确性和现场数据质量至关重要。即使是细微的差异，也可能导致项目可行性和财务可行性存在显著差异。高质量数据有助于优化设计和运营效率，同时降低天气和特定地点的风险。

数据挑战

来自测量和模型的大量卫星、气象、大气和环境数据需要复杂的检索、处理技术和数值模型，才能为地球上任何地点提供标准化的时间序列数据。模型的开发和运行对于提供计算太阳能潜力所需的多参数至关重要。

太阳能项目数据输入的要求

综合性：利用地理信息系统（GIS）中的模型、卫星和测量数据，提供全球标准化解决方案。
准确性：利用模型数据和地面测量，确保任何地理位置的可靠估计。
强有力的数据管理：实施基于云的平台，实现高效的数据处理和利益相关者共享。
标准化格式：使用行业标准的数据格式和协议，无缝整合来自不同来源的数据。
系统性验证：持续更新和验证程序，以保持高准确性和可靠性。
高级分析：采用复杂的分析技术系统性地监控数据质量。
合规：遵守标准和最佳实践，包括安全和数据隐私。

Solargis 方法

在Solargis，我们致力于为全球太阳能项目提供高质量的数据。作为领先的数据提供商，我们收集和处理来自多个来源的大量数据集，并采用严格的保证程序，确保为太阳能评估提供可靠的输入。

除了通过 API数据服务提供这些数据外，我们还将其作为 Solargis Prospect 或 Solargis Evalute 解决方案中各种PV产额模拟的输入。

我们的输入和输出数据

输入数据

我们利用卫星观测、气象和环境模型以及地面测量数据，为模型、算法和数据处理基础设施获取输入。

卫星观测

气象卫星如Meteosat、GOES、MTSAT和Himawari，在云建模中发挥着关键作用。来自国家和国际组织的数据，如EUMETSAT、美国国家海洋暨大气管理局（NOAA）和日本气象厅（JMA），运行着卫星，为计算历史、近期及预报云量数据提供了关键输入，用于太阳辐射建模。

关于数据源的更多细节见 Solargis卫星模型文档。

气象再分析模型与数值天气预报模型

我们利用ERA5、ERA5-Land、CSFR和MERRA-2等再分析模型中的历史气象数据，准备历史时间序列数据。大气数据，如气溶胶，我们从哥白尼CAMS服务中获取。对于太阳能预报，我们整合了全球数值天气预报（NWP）模型（如IFS、GFS和ICON）的数据，以及区域性NWP如ICON-EU和HRRR的数据。我们从国际和国家机构ECMWF、NOAA、NASA和DWD运营的系统获取这些数据。

地面测量

我们利用来自公共气象网络和私人项目的太阳能和气象测量数据，验证和校准我们的模型和处理算法。

关于地面测量的更多细节见《太阳辐照度地面测量文件》。

高分辨率环境数据

我们处理高分辨率全球数据，如海拔高度、地表反照率和土地覆盖，这些对于评估太阳能项目至关重要。例如， NASA的航天飞机雷达地形测量任务（SRTM）提供了详细的高程数据，可用于分析太阳能设施的遮蔽效应。我们还使用数字高程模型（DEM）来考虑地形对太阳辐照度的影响，并处理气象和大气参数。

输出数据

我们利用专有算法和模型处理上述输入数据，生成一系列数据产品。

输出数据

历史特定地点太阳辐射和气象 时间序列 及 典型气象年 （TMY）数据： 我们提供长达31年的高分辨率时间序列数据，涵盖陆地上任何地点（极地除外）的所有太阳和气象参数，这些参数对详细且可靠地评估光伏项目的电力性能和能源产率至关重要。这些数据以多种时间分辨率提供——包括60分钟、15分钟和 1分钟的间隔——允许用户选择最适合自己需求的细节级别。对于较大的光伏项目（容量超过10兆瓦普），我们建议通过本地太阳能和气象测量对模型进行场地调整，以降低不确定性地提供长期估算。
操作特定场地太阳辐射和气象时间序列数据： 这些数据用于运行中的光伏项目的运行监测和定期绩效评估。模型数据常与地面测量结合，以实现更高分辨率和更准确性。
太阳能发电预测： 我们的预测服务被电厂运营商、交易商和能源管理公司用于有效管理能源供需。
太阳能资源地图： 我们的地图为各区域的太阳能潜力和天气事件提供了可视化展示，有助于新项目选址及了解最新天气和预报。

我们如何处理数据

在Solargis，我们开发先进的太阳辐射模型，利用卫星观测和大气数据，提供准确的太阳能资源评估，并提升太阳能项目的能源产额预测。

模型与技术	他们的工作内容	相关文章
太阳能模型	我们利用自家开发的太阳模型模拟太阳辐射与地球大气和地表的相互作用，计算和估算地球上任意地点（极地除外）PV模块的太阳辐射输入。	Solargis 卫星模型太阳辐照度分量
大气模型	我们使用整合大气数据的模型来计算太阳模型的重要输入，如气溶胶和可降水水汽。	Solargis 卫星模型
气象模型	我们开发并运营模型，以提升太阳和气象模型及测量数据的地理和时间表征。我们还计算光伏模拟模型所需的特殊气象数据，如光伏模块温度。	气象模型数据
环境模型	我们开发的模型涵盖了周围地形和物体的阴影、地面反照率、积雪覆盖和光伏模块污渍引起的电气损失等多种因素。	基于卫星的反照率数据地形模型
机器学习	我们利用机器学习算法分析历史数据中的模式，提升太阳能模型和太阳能预报的准确性。	预报建模
统计方法	我们采用统计方法来提升数据分析能力。时间序列分析帮助我们识别历史太阳数据趋势并为预测模型提供参考。	预报建模冰雹预报
空间插值	在特定情况下，我们使用空间插值方法，如样条，估计拥有粗模型数据或临时测量参数的地理分布。	监测与预报数据来源
数据集成	通过整合多方数据，我们打造全面且稳健的太阳辐射和太阳预报计算解决方案。
安全与备份	我们运营安全、冗余且具弹性的计算和数据存储基础设施，确保数据流实时的高可用性。
质量控制算法	我们的质量控制算法结合了自动化验证和对模型数据和观测值的人工审查，以维护数据在时间和地理区域内的数据完整性。这些程序有助于识别和纠正模型数据集数据输入中的异常，确保客户对Solargis的可用性和可靠性。	准确性与验证

验证与数据完整性

验证太阳能资源数据对于太阳能项目的技术和财务可行性至关重要。它支持能源产额估算和性能，并包含数据不确定性的估计，这些不确定性对天气、地理和技术特定因素敏感。

验证的重要性

验证减少了太阳辐射、气象和环境参数估计的不确定性。如果没有严格验证，项目可能会面临保守的估算，这可能会阻碍对太阳能项目的投资，尤其是在地理复杂地区的。

验证的好处

财务规划： 严格的验证能够实现可靠的长期能源产额预测，且不确定性更低。这对于财务评估和投资保障至关重要。
技术设计： 高分辨率、场地特定性和低不确定性的时间序列数据有助于优化太阳能电厂的设计和性能，同时降低光伏性能不足或损坏带来的天气相关风险。
精度提升： 验证可以降低数据不确定性——GHI在低至中等不确定性地区通常为0.5%至2%，在高不确定性地区为1.5%至3.5%。验证适用于所有关键参数。

在Solargis，我们通过严格验证公共太阳能和气象测量支持项目，这些测量是我们系统性进行的内部质量程序的一部分。对于项目开发者和业主，我们还提供基于本地测量的场地特定模型适应服务。

针对项目特定需求，我们的流程包括将模型输出与地面测量数据进行比较，增强模型在当地地理上的表现性，并降低不确定性。我们对全面验证实践的承诺使我们成为提供可靠太阳能资源和气象数据的领导者，这些数据对项目成功开发至关重要。

关于各种参数和方法验证的详细指南见“ 准确性与验证 ”部分。

数据结构与可访问性

Solargis数据库是我们数据收集和处理框架的重要组成部分，为太阳能专业人士提供全面且持续更新的数据。它整合了我们所有的数据源，提供了一个丰富的太阳能、气象和环境参数库。

Solargis数据库拥有长达 31年的历史数据 ，使用户能够进行全面分析并做出明智的决策。该庞大档案馆拥有高分辨率数据，空间 分辨率高达90米，时间分辨率高达1分钟，确保跨不同地理区域的准确太阳评估。

通过 Solargis平台的交付渠道，访问Solargis数据库：（1）交互 式应用，（2） API 和（3） 推送交付 （SFTP），使用户能够无缝将太阳能和气象数据集成到他们的应用中。这种灵活性支持（预）可行性分析、项目开发的尽职调查、定期绩效评估以及太阳能电力预测。所有传输方式均可访问特定应用时间序列和典型气象年（TMY）数据。此外，Solargis 通过常规或临时交付以及标准基于 网络的地图服务来提供地图数据。Solargis 的数据服务可以通过 第三方软件轻松访问。

Solargis 数据与竞争对手的比较

Solargis 提供超过 15 年的数据产品和服务。凭借对科学卓越的专注、持续的研发、系统化的数据验证、内置的全面质量控制以及合格的客户支持，我们的服务定位为全球最可靠、最具商业价值的服务。

以下是包含新Evaluate 应用并嵌入 Solargis 数据的新 Solargis Evaluate 解决方案的对比：

特色	太阳评估	其他软件解决方案
使用的数据产品	默认使用Solargis时间序列;我们还支持 TMY 快速评估和具体任务	在绝大多数情况下，使用TMY数据;部分软件解决方案允许有限时间序列的使用。
历史表现	数据代表的历史可追溯至31年，具体取决于地理区域。	其他数据中提供了更简短的数据历史 2.
数据时间步	15分钟为标准;时间序列和TMY可准备最长1分钟的时间分辨率	每小时时间步长是行业标准;一些软件解决方案允许有限的数据使用，时间分辨率低于每小时。
空间分辨率	太阳参数的地形阴影分辨率为90米，空气温度和相对湿度下调至1公里，地面反照率分别为0.5和1公里分辨率;其他气象参数通常代表12公里和25公里的网格单元。	太阳和气象数据参数通常以较低的空间分辨率提供。
数据的计算方式	我们计算数据时，始终以精确的纬度/经度坐标为项目的地理参考。我们始终将项目参考点的精确高程与地形地平线的准确表示相结合。这就是为什么以15分钟分辨率交付完整历史时间序列的所有参数需要长达90秒。	数据通常为预定义的低分辨率网格提供，有时结合空间插值技术。

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