中国西北干旱区光伏电站陆面过程特征的对比观测研究

Solar radiation is converted into electricity by photovoltaic (PV) array in solar photovoltaic power station and then transported to another places, the underlying surface of PV station is quite different from other natural surfaces. It is needful to study on the characteristics of surface energy transmission and land surface parameters of underlying surface of PV station. In addition, the effect of Land-Use and Land-Cover Change (LUCC) by the rapid development of photovoltaic power generation on regional and global climate and environment cannot be neglected. So, it is necessary to understand land surface process of PV power station. This project intends to analyze characteristics of surface energy transmission and regional climate in arid area through contrast observation experiments. And try to determine land surface process parameters, put forward suitable parameterized scheme of land surface process of PV power station and use land surface process model to verify. This research can make us understand the characteristics of surface energy and land surface parameters of underlying surface of PV power station, provides theory basis for land surface process models, thus lay a foundation for the study of regional or global climate and environmental effect of large-scale PV power station and forecasting future climate and environment caused by building PV power station.

光伏电站的光伏阵列把部分太阳能转化为电能并输送到别处，其下垫面上的地表能量传输和陆面参数特征与其他自然下垫面有很大的差异，需要研究确定。另外，光伏发电的迅速发展造成的土地利用/土地覆盖变化对局地甚至全球气候与环境变化的影响不容忽视，需借助耦合了“光伏模块”的气候系统模式进行研究，因此，也需要了解光伏电站的陆面过程特征。本项目拟通过对比观测试验，分析干旱区戈壁光伏电场下垫面的地表能量传输和小气候特征，确定该下垫面陆面过程特征参数，提出适用于干旱区光伏电站下垫面的陆面过程参数化方案，并利用陆面过程模式进行验证。本研究的开展可以使我们了解光伏电站下垫面的地表能量和陆面参数特征，为发展适用于光伏电站下垫面的陆面过程模式提供理论依据，从而为研究局地或全球大规模建设光伏电站的气候与环境效应，预估未来由于建设光伏电站引起的LUCC对气候与环境的影响打下基础。

近年来，光伏电站对气候和环境影响的研究逐渐引起人们的重视，成为国际科学前沿的热点和新兴研究领域之一。本项目利用光伏电站内外对比观测试验，对目前研究较为欠缺的光伏电站下垫面能量分配特征和陆面参数特征进行了研究，并在研究能量分配时提出了光伏发电虚拟通量的概念，为进一步深入研究光伏电站气候环境效应提供一定的依据。本项目确定了地表反照率、土壤热传导率、总体输送系数和地表粗糙度等光伏电站地表特征参数，提出了光伏电站下垫面地表反照率参数化方案，为专门用于耦合到区域或全球气候模式的“光伏模块”的发展提供理论依据，从而为研究大规模建设光伏电站的局地或全球气候与环境效应，预估未来由于建设光伏电站引起的LUCC对气候与环境的影响奠定了基础。本项目资助发表论文11篇，其中SCI 7篇，EI 1篇，CSCD 3篇，较好的完成了本项目的研究目标。