随着光伏发电在全球能源结构中的占比不断提升,预测准确性的重要性也前所未有。可靠的光照指数(GHI)和发电量(PVOUT)预测,有助于电网运营商维持电网稳定,帮助资产所有者避免罚款,并助力交易商优化其策略。

验证研究详情#

这项验证研究通过将预测值与卫星数据进行比较,评估了太阳能和 PVOUT 预测的准确性。

  • 地点153 个全球站点,遍布各大洲
  • 范围: 提前一小时(现在预报)和提前一天
  • 结果按主要气候区分组:温带、寒带、干旱、热带和极地
  • 指标:偏差、平均绝对偏差 (MAD) 和均方根偏差 (RMSD)

本验证研究中PVOUT的精度统计数据基于以下配置:

  • 几何参数:固定(单一角度)
  • 方位角(方向):根据半球不同,为0°或180°
  • 倾角:针对给定位置的最优值
  • 装机容量:10,000 kW
  • 光伏组件技术:CSI

详细的光伏配置参数请参见此处 ->

GHI 代表水平面接收的总太阳辐射量,是光伏发电量的主要气象驱动因素。因此,验证 GHI 预报的准确性是评估预报系统整体质量的关键第一步。

了解 Solargis GHI Forecast 背后的数据。其一小时前和一天前的预测准确性已在覆盖所有主要气候区的 153 个全球站点中得到验证。

GHI 验证统计

一小时预报(即时预报)准确率

我们的工作

  • 利用Solargis内部的云运动向量(CMV)模型生成一小时前瞻GHI预报,该模型通过卫星图像追踪云层运动。
  • 针对全球153个分布于各主要气候带的站点,将预测结果与Solargis基于卫星的历史GHI时间序列参考数据进行了验证。
  • 利用2025年的数据,对比了每小时和15分钟时间分辨率下的预测精度。
  • 计算了偏差、均方误差(MAD)和均方根误差(RMSD)作为标准准确度指标,涵盖全球范围及各气候区。

我们获得的结果

GHI 每小时 15 分钟
平均偏差 -0.18% -0.18%
平均绝对偏差 4.87% 5.39%
平均均方根误差 8.58% 9.58%

各气候区的完整结果 ->

结论

  • 小时数据的预报精度优于15分钟数据,这主要归因于时间聚合效应,该效应平滑了短期波动。
  • 干旱地区因天气稳定、天空晴朗,表现最佳。
  • 温带和寒冷气候区因云量变化和锋面系统的影响,误差处于中等水平。
  • 热带和极地地区误差最大,这由对流活动、快速云层形成、低太阳高度角以及季节性极端天气所导致。

日前预测精度

我们所做的工作

  • 利用数值天气预报(NWP)模型生成次日GHI预报(约提前24–48小时)。
  • 利用2025年的数据,以每小时和15分钟的分辨率对全球153个站点进行了验证。
  • 将结果与1小时前预测的准确度进行对比,以量化预测时效延长对准确度的影响。

所得结果

GHI 每小时 15 分钟
平均偏差 0.56% 0.57%
平均绝对偏差 6.15% 6.61%
平均均方根误差 10.11% 10.89%

各气候区的完整结果 ->

结论

  • 由于预测时效较长,其准确度低于一小时预报。
  • 干旱地区因天气条件稳定,表现最佳。
  • 热带地区因对流云的形成,表现最差。
  • 极地地区的准确度较低,部分受样本量有限的影响。
  • 温带和寒冷气候区的误差处于中等水平。

PVOUT 是指光伏组件将阳光转化为电能时,光伏系统所产生的电功率。Solargis 的 GTI 和 TEMP 历史时间序列数据是 Solargis 光伏模型模拟 PVOUT 的主要输入参数。

预测精度还取决于光伏系统的配置参数,例如组件倾角和朝向、装机容量、遮挡情况以及系统损耗。

了解 Solargis PVOUT 预测背后的数据。其一小时前和一天前的预测准确性已在全球 153 个主要气候区的站点中得到验证。

PVOUT 验证统计

一小时预报(即时预报)准确率

我们采取的措施

  • 采用相同的固定光伏系统配置,将一小时前GHI/GTI和TEMP预报转换为PVOUT预报。
  • 针对全部153个站点验证了预测精度,并通过与一小时前预测结果的对比来量化时效效应。
  • 分别以小时和15分钟分辨率,计算了全球范围及各气候区的偏差、均方误差(MAD)和均方根误差(RMSD)。
  • 此外,还分析了各站点间的最小和最大均方差(MAD),以量化预报性能的变异性。

我们获得的结果

PVOUT 每小时 15 分钟
平均偏差 -0.15% -0.15%
平均绝对偏差 4.89% 5.40%
平均均方根误差 8.66% 9.68%

按气候区划的完整结果 ->

结论

  • 总体而言,PVOUT和GHI的准确率模式非常相似,因为GHI是PVOUT的主要输入。
  • 所有气候区内的偏差均接近于零,但仅凭平均偏差无法全面反映预报质量——均方误差(MAD)是最重要的指标,因为它能反映偏差的典型幅度,而不受偏差方向的影响。
  • 干旱区的一小时前PVOUT预测精度最高,极地和热带区则最低。

日前预测精度

我们所做的工作

  • 采用相同的固定光伏系统配置,将日前GHI/GTI和TEMP预报转换为PVOUT预报。
  • 针对全部153个站点验证了预测精度,并通过与一小时前预测结果的对比来量化预测时效效应。
  • 分析了各站点间均方误差(MAD)的最小值/最大值变异性,以支持实际应用中的合理准确度预期。

我们获得的结果

PVOUT 每小时 15 分钟
平均偏差 1.08% 1.08%
平均绝对偏差 6.27% 6.70%
平均RMSD 10.49% 11.24%

各气候区完整结果 ->

结论

  • 日前PVOUT的预测精度略逊于日前一小时。
  • 日前预测时段对于电力市场参与、电网规划及电池储能优化至关重要。
  • 预测精度在不同站点间可能存在显著差异——在评估预期性能时,应同时考虑平均均方误差(MAD)以及由最小值和最大值体现的变异性。