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編者按：發(fā)展新能源已經(jīng)成為世界各國轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要路徑，未來新能源仍將處于快速發(fā)展時期。近年來，國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計研究所聚焦新能源資源評估、新能源政策、新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等領(lǐng)域，密切跟蹤新能源發(fā)展情況，尤其重視相關(guān)數(shù)據(jù)持續(xù)積累和分析，從理論、發(fā)展規(guī)劃、方法模型等領(lǐng)域開展了系統(tǒng)深入的研究。本專欄將圍繞新能源資源評估、發(fā)展運行、經(jīng)濟(jì)性平價關(guān)鍵問題，從理論研究、模型方法和經(jīng)驗實踐等方面展開，結(jié)合相關(guān)成果和研究思考與讀者進(jìn)行交流分享。
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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)可開發(fā)量表示在當(dāng)前技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可承受前提下，具有經(jīng)濟(jì)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(xiàn)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(hù)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(jìn)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(hù)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(xiàn)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(jì)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(jì)價值。因此，需要進(jìn)一步測算光伏電站基地的經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)可開發(fā)量。
圖2 基于GIS系統(tǒng)的光伏電站基地資源評估系統(tǒng)
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第十三屆Esri中國用戶大會將于10月27日-28日在北京國際會議中心召開。今年，大會又在醞釀哪些大招，以期再次引領(lǐng)行業(yè)風(fēng)向標(biāo)？據(jù)內(nèi)部人士透露，匯集國人智慧的全新三維解決方案、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能制圖、“配置在前、定制其后”的GIS敏捷開發(fā)、完整的遙感平臺ENVI等內(nèi)容均值得期待。
今年大會的主題是“GIS：應(yīng)用無界 紛享無限”。以ArcGIS為代表的GIS技術(shù)正越來越多地參與到我們的日常工作和生活中。它們通過創(chuàng)建便于分享的環(huán)境，支持跨組織的協(xié)作，優(yōu)化組織內(nèi)信息的使用，而且在使用體驗上像iPhone手機(jī)般簡單的無限追求，使得GIS的獲取更容易，運用更靈活。
在Esri現(xiàn)有的產(chǎn)品體系中，三維GIS可謂無處不在，用戶可使用ArcGISPro實現(xiàn)三維內(nèi)容的制作與分享，使用ArcGISforServer發(fā)布SceneService，通過PortalforArcGIS提供的3DSceneViewer在線瀏覽場景，用客戶端APIs創(chuàng)建跨平臺3D應(yīng)用。即將于年底正式推出的免費、輕量級、可安裝的桌面應(yīng)用程序ArcGISEarth，作為Esri針對GoogleEarth企業(yè)級用戶提供的替代方案中的重要產(chǎn)品，可方便企業(yè)中的任何人觀看三維地圖。據(jù)了解，ArcGISEarth這款產(chǎn)品是由Esri（北京）軟件研發(fā)中心負(fù)責(zé)開發(fā)，可謂中國智慧的全球推廣。除了產(chǎn)品架構(gòu)上的完善，ArcGIS新的三維技術(shù)在性能上也取得了重大突破。比如，ArcGIS Pro有一個全新的顯示引擎，相比ArcScene和ArcGlobe性能有很大提升。它還支持基于CityEngine規(guī)則包的三維符號化的高級渲染。此外，ArcGIS Pro還包含新的三維編輯體驗、改進(jìn)的Model Builder、新的基于任務(wù)流的工作管理結(jié)構(gòu)以及分析工具，可以把用戶的桌面變成強(qiáng)大的設(shè)計與決策支持工具。
歷來，在制圖領(lǐng)域中一個重要的挑戰(zhàn)是如何通過直觀、交互的方式發(fā)現(xiàn)和表達(dá)先進(jìn)復(fù)雜的地理空間概念。智能制圖的推出，或?qū)⒆屵@個問題迎刃而解。智能制圖是一組直觀的、基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的工作流和智能的默認(rèn)制圖選項的一種制圖方式，具有極強(qiáng)的視覺沖擊力，支持最少數(shù)量的點擊來可視化用戶的數(shù)據(jù)，使得空間數(shù)據(jù)可視化的過程和從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)信息的過程變得更加簡單，效果立即可見。通過它，每一個人都可以創(chuàng)建可交互地圖來介紹有趣的故事。
對于熱衷開發(fā)的GISer，敏捷配置的系統(tǒng)搭建方式可以讓他們無需進(jìn)行任何編碼工作即可迅速完成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的搭建，從地圖到應(yīng)用一氣呵成，大大縮短時間，提升效率。Esri提供了面向業(yè)務(wù)的敏捷開發(fā)工具WebAppBuilder和AppStudioforArcGIS。同時還提供了大量可配置的開源應(yīng)用、模板和示例，為不同類型的開發(fā)者提供了從簡單到高可控的詳細(xì)的開發(fā)路線圖，使得“配置在前、定制其后”的GIS敏捷開發(fā)成為現(xiàn)實。
ENVI當(dāng)前已經(jīng)形成桌面、二次開發(fā)、Web和云計算四大類遙感軟件平臺。更智能化的ENVI桌面可以處理最新的衛(wèi)星影像，光學(xué)衛(wèi)星如高分二號、哨兵-2A等，雷達(dá)衛(wèi)星如哨兵-1A、ALOS-2等。創(chuàng)新的服務(wù)器平臺ENVI Services Engine可以構(gòu)建新一代企業(yè)級遙感應(yīng)用平臺，如Web遙感系統(tǒng)、云遙感系統(tǒng)等，可以完成高效的影像處理和按需、在線影像分析等應(yīng)用。
除此之外，據(jù)悉屆時將有美國Esri專家現(xiàn)場詳解Web GIS五大發(fā)展趨勢，更有涵蓋產(chǎn)品、技術(shù)、行業(yè)應(yīng)用內(nèi)容的等近百場講座，可謂一場關(guān)于GIS技術(shù)與想象力的饕餮盛宴。而且，大會將為參會者提供更多互動體驗，以及與業(yè)內(nèi)同儕零距離接觸、共同探討前沿技術(shù)與應(yīng)用潮流的機(jī)會。