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摘要：太阳能作为最主要的清洁能源，是国家十四五规划的能源发展方向。在太阳能光伏电站建设前需要进行合理的规划，进行电站的选址，只有这样才能合理的利用太阳能资源。利用 GIS 系统中的缓冲区分析以及空间叠置分析等特有的空间分析功能，结合层次分析法中的成对比较法得到各因素对应准则的权重，判定太阳能光伏电站的地理优势区域，为太阳能资源的开发和利用提供决策支持。

关键词：地理信息系统（GIS）；太阳能光伏资源；电站选址

1.关于GIS概述

1.1GIS 简介

地理信息系统，简称 GIS，从广义上讲，它是由硬件、软件、数据和用户构成的有机的计算机系统，以实现对地理空间数据的采集、存储、管理、分析和可视化为主要功能 。可以说，整个地球表面或者部分包括大气层都是其控制和处理的对象。它采集、存储、管理、分析及描述的数据都是跟空间或者地理分布有关的 。对于 GIS，定义是由两个部分构成。其一，GIS首先就是一个学科，并且所涉及的范围很广，是一个交叉的学科，不仅可以描述相应空间的信息，而且可以存储、分析以及输出空间的信息。其二，GIS 则是一个技术领域的系统，它的基础是建立在对应的地理空间数据库上的，所运用的是相关地理模型的分析方法，可以提供众多的空间以及相关的动态的地理信息，是一个服务于相关地理信息研究以及决策的计算机技术系统。

作为一种决策的支持系统，GIS 则具备了各种信息系统的特性，除此之外，它还具有一般的信息系统所不具备的特性，特征如下：

第一，如遇到相应的问题，GIS 在分析和处理的过程中，运用了相关的空间以及属性的数据，这两种数据则是由数据库管理系统集成的，一起进行管理、分析以及应用，通过这样新的方式对地理现象进行认知。对于一般的信息系统而言，仅仅是对属性数据库进行管理，虽说可能会有图形，但是基本也是以文件的形式存储，无法对于空间数据进行操作，比如对于空间的查询等等。

第二，空间分析对于 GIS 是一个非常重要的部分，对于空间数据的分析，则是通过空间解析式模型进行的。

第三，合理的应用 GIS，除了需要完整的技术体系之外，还有许多其他因素，比如系统的管理，系统的开发等。

1.2GIS功能

第一，对数据进行采集、检验以及编辑。主要是获得相应数据，以确保地理信息系统数据库中拥有的相关数据在内容上以及空间上的正确性、完整性、数值逻辑一致性等。

第二，数据处理。主要包括对相应数据进行格式化、转换以及概化。数据的格式化即为拥有不同数据结构的数据之间的转换。数据处理非常的占用时间，需要很多的工作量，并且容易出现错误，应尽可能避免相应数据之间的转换。

第三，数据的存储与组织。这对于地理信息系统数据库的建立非常重要。主要关系到对空间数据和属性数据的组织。目前，栅格和矢量模型以及栅格矢量相结合的模型是广泛使用的空间数据组织的方法。在选择空间数据结构时，系统能够执行的数据以及分析的功能在一定程度上是决定了的，对于地理数据组织以及管理的过程中，怎么才能将空间数据与属性数据很好的结合在一起是非常关键的。

第四，搜寻、统计管理、计算功能，这也是最基本的分析功能。

第五，进行空间分析。这是 GIS 系统的核心功能，对于其它的计算机系统，它们的根本区别就在此。在 GIS 的支持下，模型分析的作用即是分析以及处理现实中与空间相关的问题。空间检索、空间拓扑叠加分析、空间模型分析是 GIS 空间分析的三个不同层次。

第六，显示。其拥有多种工具进行地理数据的显示，为用户提供多种表达形式。比如通过计算机屏幕进行显示，或者是以报告、表格、地图等形式进行显示表达，地图输出的功能要着重强调。

2.光伏选址原则及目标原则

光伏电站规划选址应结合光伏电站建设的特点、地形地貌、气候条件、并网条件以及我国现行的政策进行电站场址选择，在选址过程中应遵循以下基本原则：

（1）太阳能资源

场址区大气透明度较高，气候干燥少雨，日照时间长，太阳能资源丰富。

（2）对敏感因素进行避让

①生态红线：不能占用生态红线；

②国土：不能占用永久基本农田、城镇开发边界；

③林业：光伏电站不可侵占公益林和自然保护地，光伏阵列禁止使用有林地、疏林地、未成林造林地、采伐迹地、火烧迹地，以及年降雨量 400 mm 以下区域覆盖度高于 30%的灌木林地和年降雨量 400 mm 以上区域覆盖度高于 50%的灌木林地；

④矿产：不能占用采矿权范围、探矿权范围；

⑤不占用军事敏感设施等

（3）坡度坡向选择

所选场址为坡地时，则要求坡向尽量为南向，且倾角不易过大；同时周围无高大山体等遮挡物，空气质量优良、阳光接收条件好。

坡度坡向选择具体如下：

坡度：南坡≤40°、东南和西南坡度≤ 25°、柔性支架≤ 45°。

坡向：南、东南、西南可用即210°～330°，如下图所示。

（4）非地质灾害多发区，地质构造稳定，无洪涝灾害等地质危害。

（5）规划场址要具备接入电网的条件。近期规划场址靠近主干电网，以减少输电线路的投资；主干电网的线径应具有足够的承载能力，在基本不改造的情况下有能力输送光伏电站输出的电力；中远期规划场址要结合地区的电网发展规划。

（6）规划场址具有便利的交通运输条件和生产生活条件。

（7）为节约土地资源，光伏场址需充分考虑与农（林、牧、渔等）的结合。

（8）场址应符合当地国民经济、土地利用、矿产资源、旅游、交通、生态环境等各类规划。

选址目标：

（1）提高土地利用率，增加土地附加值

（2）减少对环境的影响，避免对生态的破坏

（3）有效提高经济效益

3.太阳能光伏电站选址相关影响因素分析

3.1气候条件

3.1.1太阳总辐射量

太阳总辐射量展示了某地区太阳能光伏资源的丰富程度，太阳总辐射也受多种因素影响，如地理纬度、海拔高度、日照时间以及大气成分等。正常情况下，随着纬度的升高，太阳总辐射量会减小。但是也有个别例外，例如重庆市所在区域的云量较多，相比于同经度的北方城市来说，总辐射量反而是减少的。伴随着海拔高度的升高，大气透明度也随之增大，从而总辐射量逐渐增大。

3.1.2气温

为了保证太阳能电池能够拥有较高的运行效率，温度也是需要考虑的因素。对于晶硅太阳能电池，它的输出功率是随着温度的升高而降低的，因此相对较低的温度较适合太阳能光伏电站选址的位置。

3.2自然地理条件

3.2.1地理位置

电站与变电站的距离或用电中心的距离越短越好，这样可以避免传输距离过长造成大量的电能损耗。对于太阳能光伏前期的建设以及之后的维修管理，都需要一个交通运输便利的位置，避免造成不必要的麻烦。

3.2.2土地类型

由于太阳辐射能量密度低，在太阳能光伏电站建设时，不得占用耕地区域、草原区域以及环境保护区等土地利用价值大的地区。

3.2.3地形

对于光伏电站建设的区域，必须要求地势平坦而且开阔，附近区域不能有高大的建筑物或者树木，避免其投影到太阳能光伏电板上。对于坡度而言，坡度不宜过大，越小越好。

3.3温度

对于太阳能电池工作时的温度，是由多个因素决定的，如：日光照度、周围环境温度、风速、封装电池组件特性等。当风速一定时，如果照射强度增加，此时周围环境的温度与电池温度的差值将变大，这会导致硅太阳能电池的输出功率降低。不仅如此，太阳能蓄电池的性能也会下降很多。因此，在太阳能光伏电站选址时，应尽可能选择气温相对较低的区域。

4.太阳能光伏选址方法及步骤

4.1太阳能光伏电站选址相关准则的确定

4.1.1太阳辐射强度相关准则

太阳辐射强度的大小对于太阳能光伏电站的选址是至关重要的，从辐射强度的角度进行

考虑，区域内太阳能辐射强度越大，既能证明该区域的太阳能光伏资源越丰富，即越适合对

太阳能光伏资源进行发掘利用。证明此区域在进行太阳能光伏资源电站选址建设时为比较合

适的位置。本文研究的区域即位于太阳能资源较丰富的地区以及丰富的地区，适合对该区域的太阳能光伏资源进行合理的规划，并充分利用。

4.1.2 土地利用类型相关准则

在进行太阳能光伏电站选址时，也需要考虑所选区域的土地利用类型。我国已经出台了

相关的法律，对各类建设项目所需的用地标准进行控制，目的是为了促进土地的合理利用，

以充分发挥其作用。根据《中华人民共和国土地管理法》规定 ，在进行太阳能光伏发电站建设时，需要在节约优先的基础上，综合考虑光能资源、场址建设的环境。在电站建设时

需合理利用土地，尽可能的选择未利用土地，并遵循不占用或者尽可能少占农用耕地。根据

《节约集约利用土地规定》相关规定，在进行太阳能光伏电站工程建设的过程中，需严格遵

守国家相关政策规定。根据《光伏发电站设计规范》规定，太阳能光伏电站建设位置应尽可能避开林地、草地、农用耕地以及利用价值较高的区域。故在进行太阳能光伏电站选址

时，应该尽可能选择未利用的土地，如裸地即利用价值不高的相关区域。

4.1.3 地表温度相关准则

研究表明，温度与太阳能电站的发电量并不成正比，利于太阳能发电的最适宜温度为25 度左右。对于硅太阳能电池，其输出功率是受温度控制的，而且是随着温度的升高，输

出功率是降低的。如果周围环境温度每升高 1℃，则会导致太阳能电池的峰值功率降低，损

失率可达到 0.35%～0.45% 。除此之外，随着温度的升高，太阳能蓄电池的性能也会出现严重的降低状况。因此，在进行太阳能光伏电站选址时，应该在同等情况下选择温度较低的区域，周围环境最适合的温度为 15℃到 35℃。

4.2对光伏电站分析选址

4.2.1 叠置分析法

在 GIS 空间分析当中，空间叠置分析（overlay analysis）是最主要的一种分析方法，十分常用。空间叠置分析的优点众多，可以有效地将各种空间地理因素进行结合，并可以从这些因素中提取出隐含的空间信息。对于不同专题的空间数据，GIS 则是通过点、线、面要素的方式进行存储和管理的依照各因素的专题类别将空间对象进行逐层表示。用多个地理面积覆盖范围相同，但是内容不同的专题数据图层来储存某个区域复杂的地理对象，通过这种方式可以更好地管理和使用能够清晰反映出较为复杂的地理现象对应的空间数据。在具体的分析中，我们往往需要对这些图层进行综合考虑，叠置分析则能够很好的将这些图层进行综合考虑。叠置分析在分析时至少需要两个图层，并且这些图层需要在同一区域且有相同的坐标系统。所谓叠置分析，就是将某个空间要素对象的多个相关数据层进行叠加处理，产生一个新的要素，生成新要素图层。新图层结合了之前多个图层的属性特征。将多个图层数据进行叠置分析，可以产生新的空间关系，除此之外，也能生成新的属性特征关系，从新的关系中可以发现多个图层数据之间的联系以及区别等等。

4.2.2 综合分析

通过将栅格各自乘以指定的权重并合计在一起来叠加多个栅格。接下来我们对前面的单因子分析结果，按照各单因子的权重进行综合叠加分析，所用工具为 ArcGIS 的加权总和工

具，工具箱＼系统工具箱＼spatial analyst tools.tbx＼叠加分析＼加权总和，也可以直接在 ArcMap里面进行搜索，直接搜索加权总和，双击加权总和工具，弹出加权总和工具框，输入各单因子分析的结果，设置权重，设置好输出路径，设置好以上参数后，点击环境＼栅格分析，设置输出综合分析栅格的相元大小。

小结

太阳能光伏电站选址是一个非常复杂的过程，在选址时需要考虑的因素众多，在未来相关的研究领域中，可对更多的相关影响因素进行分析，使得出的结果更加精确。在选址时，用到 GIS 技术中的众多功能，分析方法也有所不同，今后可对不同的分析方法进行筛选并运用到选址的过程中，进行比较得出更好的分析结果。太阳能资源的合理利用是保障新能源发电效率的基础，选址是十分重要的，只有电站位置选择合理，才能使资源得到最大化的利用。GIS 强大的空间分析功能，在今后可充分运用到选址中，分析得出更加合理精确的结果。

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