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作者： | 发表于2024年奥地利维也纳EUPVSEC |
2024年9月25日 |
概述
随着地球静止气象卫星的进步，全球范围内分析短期太阳资源变异变得可行。本研究利用Solargis卫星模型中的10分钟和15分钟全球水平辐照度（GHI）时间序列数据，结合了覆盖所有大陆的五个主要卫星任务的输入。该研究首次在全球范围内评估了近期五年期（2019–2023）短期太阳资源变异（“太阳斜坡率”）的大小和频率，地图以名义4公里网格分辨率绘制。
理解亚小时变异对电网运营商、监管机构和光伏项目开发者至关重要。它为网格整合、存储规模、不确定性预测及间歇性影响缓解等策略提供参考，尤其是在地面测量稀少的地区。
关键方法论
数据来源
基于Solargis卫星的GHI时间序列，间隔 为10分钟 和 15分钟 ，合并自五个卫星任务，以确保全球陆地覆盖范围（60°N至60°S）。
时期分析
2019年至2023年，起跑格间距为4公里。
分析步骤
计算每天的太阳正午和电网单元。
每天在太阳正午后±3小时内提取GHI数据，聚焦于高斜坡潜力的时期。
计算连续GHI时间步长（太阳斜坡）之间的差值，并生成斜坡大小的时间序列。
推导统计数据——如标准差、第90/99百分位数和阈值超额——描述爬坡率分布。
将区域数据整合成无缝的全球地图，并分析时空斜坡模式。
关于地面测量限制与空间聚合的参考
研究考虑了“空间平均效应”，表明点火式计数据（1分钟）检测到更陡峭的斜坡，而15分钟卫星数据中的变异性实际上是衡量公用事业规模光伏电厂因厂级平均而产生的输出变异性的实际代理。
主要发现
强烈的区域和季节性模式
短期GHI变异性最高的地区包括赤道非洲、印度尼西亚、巴布亚新几内亚、亚马逊北部、中美洲以及马达加斯加部分地区——这些地区是天空频繁破碎或多云的地区。
热带地区全年观察到较高的变异性，而南部非洲、澳大利亚和拉丁美洲等地区在局部冬季则显示出季节性变异性下降。
干旱地区（撒哈拉、中国部分地区和俄罗斯）由于云量稀少，全年降雨坡度持续较低。
欧洲、北美和印度可见区域性、区域特定的季节性模式。
大型匝道的频率（“匝道速率”）
拉丁美洲和中美洲东北海岸的频率最高，GHI斜坡>500瓦/平方米）每年超过360次（~日），>300瓦/平方米）每年超过1000次（每日3–4次）。
澳大利亚海岸、东南亚、中亚高地及部分非洲沿海地区也出现显著的跳跃活动。
验证与背景
与地面1分钟数据的比较表明，尽管高频斜坡在10/15分钟卫星串联中会被部分平滑化，但空间聚合能近似工厂尺度的有效变异，支持公用事业规模光伏电网规划的使用。
所生成的数据集和地图对光伏场地评估、电网管理和储能规划具有价值，并可补充缺乏密集测量网络的地区。
应用与影响
这些发现帮助电网和系统规划者识别短期太阳能变异最可能带来整合挑战的领域，指导地理分布、储能部署和平滑策略的决策。
高爬坡率的地区需要对预测不确定性和储存/平衡基础设施进行仔细分析。
基于卫星的斜坡统计使技术和财务建模更加稳健——尤其是在地面数据稀少的情况下。
展望
卫星成像和数据模型（更高的时间和空间分辨率）的持续改进将进一步提升全球爬坡率分析。
高频斜坡数据很快将支持更精确的技术设计和复杂电网中太阳能光伏的稳健集成，尤其是在高变率区域。
延伸阅读
《基于Solargis时间序列数据的全球太阳能资源短期变异模式》， 作者：Juraj Betak、Martin Opatovsky、Konstantin Rosina、Marcel Suri。