PVLib中结合地平线计算晴空辐照度及相关建模问题

我在山区部署了光伏系统，周边高山会遮挡地平线。分别用PVLib、带/不带地平线参数的PVGIS模拟晴空辐照度后，发现二者差异显著，现提出以下问题：

1. 调用Location.get_clearsky()函数时，能否考虑Location的地平线信息？
2. 若不可行，PVLib中是否有其他方法考虑地平线的影响？
3. 若仍不可行，能否仅使用PVGIS输出的带地平线的晴空GHI数据，运行采用pvwatts交直流模型的ModelChain（无DNI和DHI数据）？

附：模拟代码 #

# Location
locationValley = Location(latitude=46.179, longitude=7.602, altitude=1431, tz='Europe/Zurich', name='Valley')

# Weather
datetime = pd.date_range(start='2022-01-01', end='2022-01-02', freq='5min', tz=locationValley.tz, inclusive='left')
csPowerValley = locationValley.get_clearsky(datetime)  # ineichen with climatology table by default

# ModelChain
array1 = Array(
        mount=FixedMount(surface_tilt=30, surface_azimuth=241, racking_model = 'open_rack'),
        module_parameters={'pdc0': 55, 'gamma_pdc' : -0.004},
        module_type = 'glass_polymer',
        modules_per_string = 445, # 445 modules for 1 string or 89 modules for 5 strings is the same
        strings = 1,
        temperature_model_parameters=pvlib.temperature.TEMPERATURE_MODEL_PARAMETERS['sapm']['open_rack_glass_polymer'],
    )
system = PVSystem(arrays=[array1], inverter_parameters={'pdc0': 24475, 'eta_inv_nom': 0.96})
modelChain = ModelChain(system, locationValley, clearsky_model = 'ineichen', aoi_model='no_loss', spectral_model="no_loss")

modelChain.run_model(csPowerValley)

问题解答 #

1. Location.get_clearsky()是否支持地平线信息？ #

不能。Location.get_clearsky()底层调用的是晴空辐照度模型（默认Ineichen），这类模型计算的是无遮挡条件下的理想晴空辐照度，不会读取或应用Location对象中的地平线遮挡信息。

2. PVLib中考虑地平线影响的替代方法 #

有两种常用方式：

• 手动计算遮挡后辐照度：先通过pvlib.solarposition.get_solarposition()计算太阳高度角/方位角，再结合自定义的地平线数据（比如每个方位的遮挡高度角），判断太阳是否被遮挡。对于被遮挡时段，直接将对应的DNI设为0，GHI和DHI则根据遮挡比例做相应扣减。
• 使用pvlib.irradiance.get_total_irradiance()的horizon_band参数：如果能提供地平线的方位-高度角数据，可以通过该参数在计算斜面辐照度时考虑遮挡。不过需要注意，这个参数主要是过滤掉低于地平线的太阳辐射，需要提前整理好地平线的轮廓数据。

3. 仅用PVGIS的GHI数据运行Pvwatts模型的ModelChain？ #

可以，但需要注意两点：

• 初始化ModelChain时要指定irradiance_model='pvwatts'，避免ModelChain尝试拆分GHI为DNI和DHI，这样模型会直接用输入的GHI计算直流功率。
• 温度模型需要环境温度数据，如果没有的话，要么用默认值，要么从其他渠道补充，否则会影响功率计算的准确性。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Maxime Charrière