北極星太陽能光伏網訊:part1
什麼是遠方遮擋？
光伏電站的陰影主要是分為近場陰影和遠方陰影兩大類，近陰影是距離光伏方陣較近的遮擋物，可能會對光伏方陣產生局部性的遮擋。遠方陰影主要是距離光伏區較遠，一般10倍於光伏場區，且遮擋物本身體積較大，比如城市的高樓、山脈，對光伏場區的遮擋範圍較大，可能整個場區都被不同程度的遮擋。
目前大部分光伏電站的設計主要考慮的是近陰影遮擋給方陣排布帶來的影響，一般會根據軟體來計算從而有效避開陰影遮擋區域，但是對於某些項目，如果說存在了遠方遮擋，還是有必要去考慮下對輻照量和發電量的影響。
在沒有遠方遮擋的情況下，地平線是一條直線，太陽正常升起和落山時，在太陽軌跡圖上，太陽的高度角均為0°。
如果有遠方遮擋，地平線的局部就會凸出，一年中的某個時間段內，當太陽的高度角和方位角處於某個角度，入射光正好被障礙物擋住，那麼從光伏場區的視角去看，太陽「升起」的時間則會晚一點，同樣「落山」的時間也會早一點，那麼一年下來，接收的輻射量會下降。
Part.2
地平線的獲取方法？
對於大部分地區而言，地平線呈現直線其實是非常理想化的狀態，實際上地平線多多少少都會有些「凸起」。目前地平線的獲取有多種方法，例如PanoramaMaster和HORIcatcher提供了一個修正數位相機和相應軟體的系統，該系統可以自動生成地平線，利用陰影分析儀 （帶軟體數位相機），可以確定物體的仰角和方位角。
HORIcatcher使得將球面鏡拍攝的單張地平線照片數位化成為可能，所提供的軟體還允許其數據被輸入到其他仿真程序中，比如Meteonorm氣象軟體。另外就是使用傳統的測量法，將測量的距離、海拔高差等數據，代入三角函數中計算太陽的方位角和高度角，從而描繪出地平線輪廓。
除上述以外，Meteonorm氣象軟體也提供了快速獲取地平線參數的方法。它的原理主要是基於SRTM (Shuttle Radar Topography Mission)資料庫作為地形數據，SRTM即太空梭雷達地形測繪使命，具體參考附註介紹。目前Meteonorm軟體能夠免費獲取中國境內的 SRTM3 文件,解析度為 90 米的數據，每個 90 米的數據點是由 9 個 30 米的數據點算術平均得來的。
Part.3
案例說明
以甘肅金昌西坡光伏發電園區為例，項目地的緯度為38.61946°，經度為102.1252°。具體操作步驟如下，打開Meteonorm軟體，輸入項目地的經緯度信息。進入下一步後，點擊Edit Horizon （編輯地平線），系統會自動從網絡下載地平線參數。
完成下載以後，太陽軌跡圖和該項目地的地平線數據見下圖。如需要將地平線參數以文件形式保存，並且在PVsyst軟體中使用，可以點擊保存按鈕，保存後的文件名後綴是*.hor格式。
如果需要導入PVsyst軟體，在PVsyst軟體地平線設置界面，點擊「Horizon」，選擇「Read/import」，選擇「Meteonorm software」，選擇剛才保存的*.Hor地平線文件，導入即可。
下圖為導入到PVsyst後的地平線輪廓，太陽高度角、方位角數據，一共有360個點的數據可供參考。
Part.4
遠方遮擋對輻射接收的影響
我們來看下含遠方遮擋和不含的情況下，對光伏場區的光伏組件有效輻射接收的影響，假設組件的安裝角度為30度，方位朝南，經過PVsyst仿真模擬後結果如下，GlobEff是不考慮遠方遮擋時的斜面有效輻射接收，全年為2033.5kWh/m2，GlobEff_hor是考慮遠方遮擋時的斜面有效輻射接收，全年為2023.2kWh/m2，輻射下降約0.5%。
Part.5
地平線數據的對比
下面使用谷歌地球軟體提取山脈的高程數據進行分析，甘肅西坡光伏發電產業園區位於金昌市區西北部，總佔地約140平方公裡。從衛星圖可見，光伏電站的西南方向有一座山脈，與光伏場區的距離從8公裡至16公裡不等，基本上可認為是遠方遮擋，距離光伏場區14公裡處為山體的最高峰，海拔約2756米，光伏場區的海拔高度為1590米，兩者高度差約1000多米。
根據谷歌地球軟體，可顯示光伏場區10公裡以外半徑的高程信息。通過人工點擊獲取每個高程點的經緯度、海拔數據，這裡樣板數量選擇20餘個特徵點（樣板數量越多越好），由於地球是球體，表面是曲面，由於曲面三角函數計算較為複雜，因此這裡採用了較簡單的近似方法，即將經度和緯度差轉化成地面距離再運用平面幾何知識求解，得到遮擋點相對於光伏場區的方位角和高度角近似值。
如下圖為基於谷歌地球數據計算得到的障礙物特徵點相對於光伏場區的高度角和方位角，並與Meteonorm軟體計算的結果進行對比，其中山脈最高峰相對於光伏場區的高度角為5度左右，Meteonorm得到的結果為6度，兩者僅相差1度，另外山脈的走向為兩頭低、中間高，地平線輪廓凸出部分形狀相似。光伏場區的東南側13公裡外的海拔基本低於光伏場區，因此地平線輪廓基本為一條直線，高度角為0°，這裡高度角為0°時未在圖中展示。
在光伏電站太陽資源評估、發電量評估環節，我們往往忽視了站外的因素，例如西部光伏電站、山地光伏電站等場景，遠方遮擋對太陽輻射接收的影響，在現場測量困難的情況下，我們不妨試試Meteonorm軟體導出地平線相關數據，並結合谷歌地球軟體進行分析。
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