太阳能预报

太阳能预报

随着世界对可再生能源的依赖日益增加，太阳能已成为全球能源结构中不可或缺的组成部分。然而，由于太阳能具有间歇性，且高度受天气影响，将太阳能整合进电网存在挑战。这正是太阳能预报发挥关键作用的地方。准确的预报对于维护电网稳定性、优化能源交易以及确保太阳能项目的经济可行性至关重要。

太阳能预报的重要性

• 电网稳定性：预测帮助配电系统运营商（DSO）和输电系统运营商（TSOs）平衡能源供需，防止电力失衡和潜在停电

• 经济效益：准确的预测通过确保发电量符合合同义务，减少光伏资产运营者的财务处罚。它还使交易者能够做出明智决策，最大化能源市场利润

• 运营效率：预测有助于有效调整电池储能系统规模，平滑功率输出波动，并在低能产期间安排维护

Solargis 方法

在Solargis，我们采用全面的太阳能预报方法，结合先进模型和严格的数据质量控制，提供准确可靠的预报。我们的流程旨在支持高效的电网管理，优化能源交易，并提升太阳能项目的经济可行性。

通过遵循这一结构化方法，我们提供高质量的预测服务，提升太阳能项目的效率和盈利能力。

目前，预报解决方案通过 Solargis预报 数据服务提供。

预报模型选择与组合

• 云运动矢量（CMV）模型：用于短期预测（约3小时内），该模型利用卫星影像追踪云的运动，预测太阳辐射的即时变化。

• 数值天气预报（NWP）模型：这些模型模拟较长视野的大气状况，提供3小时以上及最长14天的准确预报。

• 结合CMV和NWP模型 ，我们能够发挥它们的优势，在不同时间跨度提供更准确、更可靠的预报。

• 所用模型：Solargis Forecast 使用我们专有的 CMV 模型和四个不同的 NWP 模型：NOAA 的 HRRR，DWD 的 ICON 和 ICON EU，ECMWF 的 IFS 和 IFS Ensemble，以及 NOAA 的 GFS。

• 空间分辨率：太阳和光伏参数的Nowcast和短期预报均来自Solargis CMV模型（0.033°，~4公里）。在美国本土，未来两天的预报以每小时更新率和约3公里空间分辨率提供。最终交付数据（太阳和PVOUT参数）的空间分辨率通过Solargis基于近全球SRTM地形数据库的地平线阴影下缩法提升，该数据库空间分辨率为90米（3角秒）。这一步骤在复杂地形地区尤为重要。

• 更新速率：CMV数据在美国本土每5分钟更新一次，美洲和东亚/太平洋地区每10分钟更新一次，欧洲、非洲和亚洲每15分钟更新一次。基于NWP的预报每六小时更新一次，美国本土地区至D+2期间每小时更新一次。

• 校准无需生产数据：Solargis Forecast 不要求实际生产数据进行校准，依赖先进的模拟和稳健的质量控制。

关于建模的更多信息见 预报建模 文档。完整的模型覆盖率、分辨率和更新率详情见 预报订阅详情 文档。

预测生成与交付

• 预测以 时间序列格式生成，便于与运营系统集成。时间分辨率可根据客户需求从5分钟到每小时或每日不等。

• 预测时间范围从Nowcast（几分钟到几小时）延伸到14天，支持短期运营决策和中期战略规划。

• 太阳辐照度预报转换为 光伏功率预报 基于物理模型，考虑场地条件如反照率和遮阳，以及多达20个可配置的光伏系统参数。

• 除了PVOUT（光伏发电）外，该服务还提供 30多个太阳能、气象和环境参数的访问，使对场地状况的全面理解并支持有效的运营规划。

• PVOUT、GHI、DNI、DIF和GTI均有晴天和不确定性两种变体。

• 地理覆盖范围：斯堪的纳维亚和美洲的陆地、陆地、海域和沿海海域介于北纬60°至56°S之间，以及60°N至65°N之间。

• 交付方式：所有Solargis Forecast服务都可以通过SFTP（安全文件交换服务器）或API通过访问令牌交付。

• 订阅选项：Forecast Basic 提供从今天到 D+7 的小时分辨率预报参数选择。Forecast Professional 和 Forecast Enterprise 提供从今天到 D+14 的预测参数，最高可达 5 分钟分辨率。历史 Forecast 涵盖过去两个完整的日历年，视野为 H+0、H+1、H+2、D+3。Portfolio Aggregate 提供从今天到 D+14 的最长 5 分钟分辨率。

• 组合聚合：对于管理多个光伏电厂的组合，单个电厂根据技术参数和位置被分组为虚拟电厂（VPP），使Solargis能够在保持交付速度和准确性的同时生成大量电厂的预测。预测会在所有VPP间汇总，最终代表整个组合的PVOUT数据会交付给客户。

服务层级和交付方法详见《 预报导论 》文档，完整技术规范见 预报订阅详情 文档。

数据收集与质量控制

• 为了评估预报的准确性，我们从多个来源收集 历史和实时数据 ，包括卫星影像和地面测量。

• 确保数据质量至关重要;我们严格检查用于评估模型的数据，确保高质量的基线和准确的性能评估。

• 对于太阳能发电预报，我们整合了来自全球NWP模型（如IFS、GFS和ICON）以及区域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。

• 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。

• 预报数据流经过系统性质量控制，并通过内部验证程序提升其准确性。

关于数据源及其处理的详细信息详见 数据来源 文档。

预报准确性评估

• 我们使用 平均偏差 （MBD）、 平均绝对偏差 （MAD）和 均方根偏差 （RMSD）等指标来评估预测准确性。

• 将这些指标与装机容量或交流功率限制进行规范化，便于不同光伏电厂之间的比较。

• 在我们已发表的验证研究中，GHI预报与卫星太阳能模型生成的Solargis历史时间序列数据进行验证，PVOUT预报则结合卫星太阳能模型和PV模拟模型生成的Solargis光伏电力历史时间序列数据进行验证。

• 该研究涵盖了2025年历年内所有 大陆的153个全球观测点 ，评估了“一小时”（即时播报）和“日间”（规划）视野，分辨率为每小时和15分钟。结果被划分为五大气候区：温带、寒冷、干旱、热带和极地。

详细的验证方法论见《 预报数据验证 》文档。影响可实现预测准确性的因素详见《 管理预报准确性预期 》文档。

Solargis 与领先的太阳能预测提供商的比较

太阳能预测市场竞争激烈，多家信誉良好的供应商提供先进服务。在这里，我们将将Solargis与一些领先竞争对手进行比较，重点介绍关键功能和优势。

注意：以下信息摘自服务提供商的公开文档，我们无法保证其为最新。

主要区别

每个供应商在太阳能预测方面都有独特的优势，但也存在几个关键差异：

• Solargis 以其全面的模型组合（卫星即时预报加无边际预报）脱颖而出，提升了短期和中期预报的准确性。其灵活的时间分辨率（5分钟至每日）和延长的预报时间（最长14天）覆盖了运营和交易需求。数据分发方式（API、SFTP）确保无缝集成到多样化工作流程中。

• Reuniwatt 独特地集成了天空摄像头，非常适合短期（最长30分钟）的高频预报，适用于支持天空摄像头的站点。然而，其一般预报的时间分辨率从10分钟开始，预报视界限制为10天。

• Meteologica 通过NWP模型提供短期和中期预报。其预报期最长可达14天。由于公众对该服务参数的信息有限，无法评估其优势。

• Solcast 提供高频预报（5分钟至每小时一次），并在预报视野内与Solargis匹配（最长14天），利用基于卫星的现播和NWP模型。

• Enercast 提供最长的预报周期（最长31天）和15分钟分辨率，侧重于更长期的规划。然而，它仅使用NWP模型，可能无法像混合方法那样有效地捕捉快速云动态。

Solargis结合了卫星即兴预报和NWP模型的优势，跨越短中期视野，无需现场设备如天空摄像头，也无需实际生产数据校准。其灵活的时间分辨率、延长的预报视野和多种交付格式使其适应从实时工厂运营到市场交易等多种应用。