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式中:Etheory为该区域内光伏电站技术开发量;Stheory为该区域内光伏电站理论上可安装面积,粗略计算可用基地总面积乘以可安装面积率,一般可假定为5%左右;W为该区域内单位面积可安装的光伏电站容量,一般可取为25-30瓦/平方米。
技术可开发量:采用以可获取的最新的2017-2018年30m分辨率的Landsat-8 OLI卫星感数据和已有的图件等成果资料为主,以及文献资料查阅、汇总,采用目视解译、扫描矢量化和图件更新等多种方式,基于ArcGIS、ENVI等商业软件和相关自编程序,建立研究区相关国家地理基础要素信息数据集,主要包括地质及其他自然灾害状况、自然保护区与禁止开发区范围、植被覆盖(包括耕地、林地和草地等)、气候、水体信息(河流、湖泊等)、交通状况、城镇范围、矿产资源开发区等数据信息,具体技术方案如下图1所示:
图1 地理要素信息提取技术方案
在理论可开发量的基础上,进一步剔除不可开发和限制区域的面积,具体估算公式如下:
式中:Etechnology为该区域内光伏电站技术开发量;Ttechnology为该区域内光伏电站技术可安装面积;N、F分别为不可开发和限制开发的面积。
式中,Ni为第i种类型不可开发面积,包括水体、湿地、沼泽地、自然保护区、历史遗迹、矿产等。
式中,Ft为第t种限制类型的开发面积,包括农田、草地、林地、灌木丛等。Rt为第t种限制类型的开发面积的可利用面积率,按照文献确定不同土地利用地区风能资源可开发的面积分别为:农田和草地可利用80%;森林可利用20%;灌木丛可利用65%。
经济可开发量:光伏电站理论和技术可开发量评估结果一般较大,但是当年开发成本、用电需求、电价水平等因素的影响,大部分光伏电站基地不具备开发经济价值。因此,需要进一步测算光伏电站基地的经济可开发量,项目采用平准化度电成本(LCOE)刻画不同电站基地的经济性。
在技术可开发Ttechnology区域内,考虑不同地区的运维成本、输电成本等因素,将Ttechnology分为k个子区域Tk,测算各个Tk的LCOE,可与当年当地平均上网电价水平,或与当年当地火电平均上网电价相比,或与外送的平均上网电价相比。如果LCOE小于给定的标准,则该区域的光伏电站具备经济可开发价值。具体测算公式如下:
2. 光伏电站基地可开发量评估流程和系统
光伏电站基地可开发量评估流程:
第一,选定需要评估的区域(可以是省、市或是光伏电站基地),获取该区域太阳能年辐射量的分布,根据基地遴选标准筛选辐射量大于1400千瓦时/米2的区域,将这些区域作为理论可开发量的区域Stheory,根据公式(1)测算理论可开发量Etheory。
第二,利用GIS系统识别区域S内不可开发地区和限制开发地区,剔除这些面积后形成技术可开发的区域Ttechnology,根据公式(2)测算技术可开发量Etechnology。
第三,在技术可开发的区域Ttechnology,选定某个基准水平年n,分别测算当年每个Tk区域的LCOE,然后根据公式(6)、(7)测算经济可开发量Eeconomic。
评估系统介绍:
开发了大型光伏电站基地资源评估系统,可以选择任意国家或框选具体地区,根据太阳能资源数据、地理环境参数、经济性参数等,测算该地区光伏电站基地的理论开发量、技术可开发量和经济可开发量。
图2 基于GIS系统的光伏电站基地资源评估系统
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