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文章導(dǎo)讀：準(zhǔn)確評估光伏電站基地開發(fā)潛力是制定光伏電站基地發(fā)展規(guī)劃和配套電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的前提，技術(shù)和經(jīng)濟可開發(fā)量是開發(fā)潛力評估的重要內(nèi)容。本文分析了光伏電站基地開發(fā)潛力評估的基本要素，分析了理論、技術(shù)和經(jīng)濟可開發(fā)量三者的基本概念和內(nèi)涵，建立了基于GIS和LCOE的光伏電站基地技術(shù)和經(jīng)濟可開發(fā)量評估的方法和模型，提出了一套評估光伏電站基地開發(fā)潛力的總體流程。

光伏電站基地技術(shù)和經(jīng)濟可開發(fā)量評估方法和模型

執(zhí)筆人：李娜娜、謝國輝

國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計研究所

1. 光伏電站基地可開發(fā)量評估方法和模型

光伏電站基地可開發(fā)量的基本要素包括理論可開發(fā)量→技術(shù)可開發(fā)量→經(jīng)濟可開發(fā)量。理論可開發(fā)量根據(jù)太陽能輻射量測算一個地區(qū)光伏電站基地開發(fā)規(guī)模的上限；技術(shù)可開發(fā)量表示在當(dāng)前技術(shù)水平條件下，考慮地理環(huán)境要素的影響，可開發(fā)利用的光伏電站基地的新能源開發(fā)規(guī)模；經(jīng)濟可開發(fā)量表示在當(dāng)前技術(shù)、經(jīng)濟可承受前提下，具有經(jīng)濟開發(fā)價值、具備并網(wǎng)條件的光伏電站基地開發(fā)規(guī)模。

理論可開發(fā)量：在滿足GHI條件的區(qū)域，光伏電站基地的理論開發(fā)量測算可以采用單位面積法，具體估算公式如下：

式中：Etheory為該區(qū)域內(nèi)光伏電站技術(shù)開發(fā)量；Stheory為該區(qū)域內(nèi)光伏電站理論上可安裝面積，粗略計算可用基地總面積乘以可安裝面積率，一般可假定為5%左右；W為該區(qū)域內(nèi)單位面積可安裝的光伏電站容量，一般可取為25-30瓦/平方米。

技術(shù)可開發(fā)量：采用以可獲取的最新的2017-2018年30m分辨率的Landsat-8 OLI衛(wèi)星感數(shù)據(jù)和已有的圖件等成果資料為主，以及文獻資料查閱、匯總，采用目視解譯、掃描矢量化和圖件更新等多種方式，基于ArcGIS、ENVI等商業(yè)軟件和相關(guān)自編程序，建立研究區(qū)相關(guān)國家地理基礎(chǔ)要素信息數(shù)據(jù)集，主要包括地質(zhì)及其他自然災(zāi)害狀況、自然保護區(qū)與禁止開發(fā)區(qū)范圍、植被覆蓋（包括耕地、林地和草地等）、氣候、水體信息（河流、湖泊等）、交通狀況、城鎮(zhèn)范圍、礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)等數(shù)據(jù)信息，具體技術(shù)方案如下圖1所示：



圖1 地理要素信息提取技術(shù)方案

在理論可開發(fā)量的基礎(chǔ)上，進一步剔除不可開發(fā)和限制區(qū)域的面積，具體估算公式如下：



式中：Etechnology為該區(qū)域內(nèi)光伏電站技術(shù)開發(fā)量；Ttechnology為該區(qū)域內(nèi)光伏電站技術(shù)可安裝面積；N、F分別為不可開發(fā)和限制開發(fā)的面積。


式中，Ni為第i種類型不可開發(fā)面積，包括水體、濕地、沼澤地、自然保護區(qū)、歷史遺跡、礦產(chǎn)等。



式中，F(xiàn)t為第t種限制類型的開發(fā)面積，包括農(nóng)田、草地、林地、灌木叢等。Rt為第t種限制類型的開發(fā)面積的可利用面積率，按照文獻確定不同土地利用地區(qū)風(fēng)能資源可開發(fā)的面積分別為：農(nóng)田和草地可利用80%；森林可利用20%；灌木叢可利用65%。

經(jīng)濟可開發(fā)量：光伏電站理論和技術(shù)可開發(fā)量評估結(jié)果一般較大，但是當(dāng)年開發(fā)成本、用電需求、電價水平等因素的影響，大部分光伏電站基地不具備開發(fā)經(jīng)濟價值。因此，需要進一步測算光伏電站基地的經(jīng)濟可開發(fā)量，項目采用平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）刻畫不同電站基地的經(jīng)濟性。

在技術(shù)可開發(fā)Ttechnology區(qū)域內(nèi)，考慮不同地區(qū)的運維成本、輸電成本等因素，將Ttechnology分為k個子區(qū)域Tk，測算各個Tk的LCOE，可與當(dāng)年當(dāng)?shù)仄骄暇W(wǎng)電價水平，或與當(dāng)年當(dāng)?shù)鼗痣娖骄暇W(wǎng)電價相比，或與外送的平均上網(wǎng)電價相比。如果LCOE小于給定的標(biāo)準(zhǔn)，則該區(qū)域的光伏電站具備經(jīng)濟可開發(fā)價值。具體測算公式如下：



2. 光伏電站基地可開發(fā)量評估流程和系統(tǒng)

光伏電站基地可開發(fā)量評估流程：

第一，選定需要評估的區(qū)域（可以是省、市或是光伏電站基地），獲取該區(qū)域太陽能年輻射量的分布，根據(jù)基地遴選標(biāo)準(zhǔn)篩選輻射量大于1400千瓦時/米2的區(qū)域，將這些區(qū)域作為理論可開發(fā)量的區(qū)域Stheory，根據(jù)公式（1）測算理論可開發(fā)量Etheory。

第二，利用GIS系統(tǒng)識別區(qū)域S內(nèi)不可開發(fā)地區(qū)和限制開發(fā)地區(qū)，剔除這些面積后形成技術(shù)可開發(fā)的區(qū)域Ttechnology，根據(jù)公式（2）測算技術(shù)可開發(fā)量Etechnology。

第三，在技術(shù)可開發(fā)的區(qū)域Ttechnology，選定某個基準(zhǔn)水平年n，分別測算當(dāng)年每個Tk區(qū)域的LCOE，然后根據(jù)公式（6）、（7）測算經(jīng)濟可開發(fā)量Eeconomic。

評估系統(tǒng)介紹：

開發(fā)了大型光伏電站基地資源評估系統(tǒng)，可以選擇任意國家或框選具體地區(qū)，根據(jù)太陽能資源數(shù)據(jù)、地理環(huán)境參數(shù)、經(jīng)濟性參數(shù)等，測算該地區(qū)光伏電站基地的理論開發(fā)量、技術(shù)可開發(fā)量和經(jīng)濟可開發(fā)量。


原標(biāo)題：光伏電站基地技術(shù)和經(jīng)濟可開發(fā)量評估方法和模型