太阳能发电按其利用方式主要分为光发电和热发电。光发电即光伏发电，是指通过太阳能电池为媒介，将太阳光直接转化为电能的过程，简称“光电”。通过太阳能电池方阵将太阳能辐射能转换为电能的发电站称为太阳能光伏电站。如图12.1所示，太阳能光伏电站按其布置形式可分为平面式光伏电站和立体式光伏电站。太阳能光伏发电系统按其运行方式分为离网(独立)太阳能光伏发电系统、并网太阳能光伏发电系统和混合系统。太阳能热发电为将太阳能聚集起来，产生高温，加热工质，驱动汽轮发电机发电。依据太阳能采集方式划分，太阳能热发电站的形式主要有：太阳能塔式发电系统、太阳能槽式发电系统和太阳能碟式发电系统(见图12.2)。

图12.1 太阳能光伏发电站

图12.2 太阳能热发电站

太阳能热发电技术在我国新世纪能源战略中具有重要地位 ，太阳能热发电电站位置的合理选择对发电成本有直接影响， 涉及到太阳能热发电技术本身、高时空分辨率的太阳能法直辐射分布、土地利用分布、水资源分布、社会经济分布， 以及政策税收等众多因素。

太阳能法向直射辐射(简称法直辐射)是太阳能热发电潜力和电站选址布局的基本依据，除此之外，电站选址还需要知道电站占地估算所需的空间高分辨率的土地利用和地形(DEM)，作为发电介质的当地水资源供给，计入发电成本的距交通线和电网距离，作为能源消费者的人口和经济空间分布。数据的精确性和可靠性将直接影响到太阳能热发电站技术路线的选择、效率、电价以及能源利用互补方案。

美国、德国在ITT模型中，输入项包括动态的遥感云图、气溶胶、水汽、臭氧等因子，可以输出空间分辨率达1km和时间分辨率达1h的太阳能法直辐射图，并通过地理信息系统将流沙、沼泽、森林、盐盆、坡度大于1%等不适宜区域扣除，得到当地年发电量排序、基建成本排序和发电成本排序图。我国全面研究太阳能热发电站选址工作起步较晚。

大型太阳能电站可以是 MW 级和高压电网并联的荒漠光伏电站、MW 级和低压网并联的城镇光伏电站、低成本太阳能聚光热发电，并辅助以大规模电站的热电循环，太阳能综合利用建筑。图12.3描述了太阳能热电站选址的基本原理 ，反映了发电技术、成本、发电规模、投资量及回收期、和政策之间的相互依存关系。其输入项包括:太阳辐射时空分布(天文潜力)， 全国地形场点坡度与遮挡)、土地利用(用地成本)、水资源(太阳能发电介质: 水、空气、熔盐)、交通(距离导致人员及设备维护成本)、电网(输电成本)，技术创新(技术成本)、基准电价(比较优势)、政策税收(环境容量、京都议定书、可再生能源法、税赋减免、其他优惠政策)。其中作为圆角方框的电站空间品位和政策环境税收是主要的可调控项。矿石品位指单位体积或单位重量矿石中有用组分或有用矿物的含量，类似地，电站空间品位指法直辐射强大从而使得太阳能热利用效率较高。

图12.3 太阳能热发电站选址原理

当太阳能热发电上网电价高于当地可用的基准电价时， 可以通过选择电站空间品位更高的地区以降低成本，或者降低税收从而降低太阳能热发电成本，保证太阳能发电的价格具有一定的竞争力。当前，太阳能热发电在大多数地区价格仍然高于当地基准电价，但是其环境表现优于传统电站，如果其环境效应可以抵消其价格的相对劣势， 则太阳能热发电仍是首选，如果其环境优势不足以抵消价格劣势(未达标)， 则可以通过降低空间品位增加发电量从而减少碳排放。上网电价形成于成本电价， 后者由初次投资、运行成本和回收期形成。初期投资受电站所采用的技术和装机容量决定；运行成本由发电所采用的技术，如太阳能聚光热发电新技术、线形 Fresnel高温聚光方法以及耐高温非真空吸热管式吸热器、塔式太阳能电站高温空气吸热器及储热技术、耐高温的双端开口金属吸热体真空吸热管等关键技术和部件等，以及发电要素成本决定； 电站位置受太阳能法直辐射空间分布、地理环境、发电介质和电站空间品位选择所决定；电站位置、面积和发电技术决定了有效装机容量(有效是指不同的光-热-电转换效率)。其中太阳法直辐射分布决定了可发电的最大潜力，主要受到天文辐射、大气吸收和地形遮挡影响。

图12.4 太阳能发电成本中的空间因素

图12.4列举了其中的空间因素与发电成本的定性关系，具体参数需要用地理信息系统、遥感、测站、模型和技术经济分析比较确切地进行定量估计， 最终建立太阳能热电站选址决策支持系统(Location Choice System of Solar Heat Power Plant，LCS2SHPP) ； 然后，用 GIS多指标约束和 GA 及蚂蚁算法输入 SCS2SHPP搜寻一座有经济竞争力的太阳能热发电站的潜在靶区位置，其寻址条件包括如下方面:年太阳法直辐射大于 X ( kw•h/m )并且保证率大于P(%)， 荒漠地区，坡度小于1%的面积大于 A( km²)， 距离主要交通线Y(km )左右，距离电网E(km) 左右，距离水源W( km )左右、H ( km )以内居民多于 Z万人，居民年人均收入在 C(元)以上(买得起电 ) 。

太阳能电站选址除考虑太阳能直法辐射资源量和可利用土地面积以外，还需要发电介质、电站维护、环境效应等的成本和效益估算等， 以及投资量、回收期、技术进步等考量；从总量估计所依据的太阳能热发电要素的空间分布到具体选址所依据的这些要素的空时(年、月、日)精细分布；在有聚落的荒漠地区需要将当地的生活、生态和生产活动纳入决策支持系统之内。以太阳能热发电的技术-资源-经济原理为基础，参考我国的数据可获取性和经济性，以及目前技术条件的可行性，设计和制定太阳能选址报告的实施方案。

太阳能光伏电站选址首先就要考虑太阳能资源分布情况。太阳能资源分布特征对于电站系统的布局和太阳能利用效率非常重要。

图12.5 太阳能光伏电站场址选址流程

太阳能光伏电站发电量是决定电站场址选择最重要的因素之一。太阳能光伏电站发电量与地球表面太阳总辐射、温度、湿度、风速有关，其中太阳总辐射是影响太阳能光伏电池发电量的主要因素，温度、湿度、风速则影响设备组件的转换效率和使用环境。光伏组件和蓄电池的开路电压、输出电流、输出功率等电性能随温度的变化而变化，进而影响太阳能光伏系统的发电性能，同时又对相关的电气设备的使用环境有很大影响。湿度对光伏支架的使用寿命和光伏系统的相关电气设备如逆变器等的使用有影响。而风速对光伏设备有一定破坏性，风速越大破坏力越强.

太阳能光伏电站场址选择，要考虑太阳总辐射、地质水文条件、气象气候条件、地理条件、土地利用情况、运输条件等因素，并综合考虑经济、社会、生态和景观等各方面的效益。场址选择是在项目建议书或初步可行性研究报告被审定后，在所推荐的建站地区进一步落实建站条件及其规模的一项设计的前期工作。选址工作是太阳能光伏发电建设项目可行性研究的主要部分，可与可行性研究同时进行，也可单独进行，其主要流程如图12.5所示。