北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的时空(3) - 太阳能学报杂志社投稿

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北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的时空(3)

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关键词:

摘要：

综上所述，目前北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的空间匹配度水平偏低，但项目逐渐开始向资源丰富区域辐射，发展趋势向好，能源利用与项目建设的空间匹配度逐渐增强。

3.2 集聚特征

建立双变量空间自相关模型对北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的空间耦合进行分析，模型存在2个变量，变量1为不同项目的地理位置，变量2为GHI值。鉴于北京市的总面积及圈层特征，用ArcGIS软件的格网功能将北京市划分为6043个1.5 km×1.5 km的网格，链接并导入GeoDa软件后，经过多次试验，选用基于默认距离阈值的1.5 km作为双变量空间自相关模型的权重矩阵。

经模拟后可以得到衡量空间相关性指数的莫兰指数(Moran’s I)值为-0.30，这表明北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目之间呈现负相关，符合圈层分布规律。根据空间耦合关系的差异性显著程度，北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的空间耦合关系可分为4种类型：低辐射-弱建设(L-L)、低辐射-强建设(L-H)、高辐射-弱建设(H-L)、高辐射-强建设(H-H)，具体分布如图4所示。

图4 北京市太阳能资源及分布式光伏发电项目的空间自相关分布Fig. 4 Spatial autocorrelation distribution of solar energy resources and distributed PV power generation projects in Beijing

1)类型1：低辐射-弱建设(L-L)。该类型是指GHI值较低而分布式光伏发电项目开发较弱的区域，分布于北京市中部带状区域的两端，网格数为677个，该网格数占总网格数的比例为11.20%，主要包含门头沟区、海淀区及平谷区南部等区域。此类型区域的太阳能资源与分布式光伏发电项目的空间分布均未呈现集聚特征，GHI值横向变化较大，项目的太阳能资源利用程度不高。受经济发展水平、用户需求、地理区位及能源跨度的影响，该类型区域的光伏发电产业发展较弱。

2)类型2：低辐射-强建设(L-H)。该类型是指GHI值较低而发展分布式光伏发电项目集聚的区域，主要分布于北京市中部区域的朝阳区，项目集聚明显，网格数为352个，该网格数占总网格数的比例为5.82%。此类型区域的太阳能资源与分布式光伏发电项目的发展呈现明显的异质性特征，资源禀赋较少，但项目开发度却较高，资源容量滞后于项目建设，即资源与项目空间分布适应度较差。由于该类型区域的经济发展水平较高、用地资源紧张、用户侧用能需求较大，因此该类型区域的项目多为屋顶分布式光伏发电项目，以利用屋顶资源为主，此为光电建筑的一种应用形式。

3)类型3：高辐射-弱建设(H-L)。该类型是指GHI值较高而分布式光伏发电项目开发较弱的区域，主要分布于北京市北部区域，以东北部的密云区等区域的集聚性最为明显。这一类型的项目的数量最多，网格数为2078个，该网格数占总网格数的比例为34.39%。此类型区域的资源禀赋较好，项目集聚性却不太明显，一方面是因为该市北部区域的周边区域多为农村，分布式光伏发电项目建设大多以自然人为主体，以法人单位为主体的项目相对较少；另一方面是因为北部区域的周边农村区域的经济发展较中心区域的经济发展相对落后，用户用能需求较小，且用地资源较为宽松，建设有多个大型光伏发电项目，导致分布式光伏发电项目的集聚性较弱。因此该类型区域太阳能资源的开发利用与分布式光伏发电项目之间存在显著的空间异质性特点。

4)类型4：高辐射-强建设(H-H)。该类型是指GHI值较高且分布式光伏发电项目发展集聚的区域。通过数据分析，北京市尚无该类区域。

综上所述，北京市太阳能资源与分布式光伏发电项目的空间耦合关系主要包含L-L、L-H、H-L这3种类型及空间分布自相关性不显著区域，太阳能资源与分布式光伏发电项目之间的空间异质性较强，主要体现在北部与中部匹配发展较弱，项目发展态势呈现北弱南强的格局。

3.3 发展特征

为挖掘太阳能资源与分布式光伏发电项目的时空发展趋势及演化规律，并为未来分布式光伏发电项目的开发和选址进行优化布局，本研究利用标准差椭圆法，用椭圆表示项目或太阳能资源的趋势发展区域。在此引入2个衡量指标，即椭圆率和标准质心差，计算方法如式(7)所示。

式中，M为标准质心差；N为椭圆率；λg、tg分别为各批次项目点标准差椭圆的质心的横、纵坐标，g=1, 2, 3, …, 7, 8, 9；L为标准差椭圆长轴的长度；T为标准差椭圆短轴的长度；λD、tD分别为GHI标准差椭圆的质心的横、纵坐标。

由GHI值形成的椭圆显示了太阳能资源的分布情况，由各批次的北京市分布式光伏发电项目点形成的椭圆显示了该批次分布式光伏发电项目的发展趋势。标准差椭圆模型的参数如表1所示。

文章来源：《太阳能学报》网址: http://www.tynxbzz.cn/qikandaodu/2021/0610/1184.html