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NASA卫星遥感反演资料的不确定性分析及合理应用

2016-01-17 12:16 作者:兆丰光伏电站 来源:阳光工匠 已读 795分享到:
简介:辐射资料应用,个人认为一直是光伏工程中重要的一环,是对于光伏设计、工程收益以及评估的重要依据,为此总结了五期的资料分享,希望行内大家共同探讨。>>1. 辐射资料的应用【一】中国建筑热环境分析专用气象数据库在光伏设计中的应用;2. 辐射资料的应用【二】NASA卫星遥感反演资料的不确定性分析;3. 辐射...
辐射资料应用,个人认为一直是光伏工程中重要的一环,是对于光伏设计、工程收益以及评估的重要依据,为此总结了五期的资料分享,希望行内大家共同探讨。

>>1. 辐射资料的应用【一】中国建筑热环境分析专用气象数据库在光伏设计中的应用;

2. 辐射资料的应用【二】NASA卫星遥感反演资料的不确定性分析;

3. 辐射资料的应用【三】多种辐射资料库的综合应用及处理方法;

4. 辐射资料的应用【四】无地面观测辐射资料的处理分析方法;

5. 辐射资料的应用【五】辐射代表年资料的处理方法。

继续我们的光伏辐射资料应用系列,上一期中,简要介绍了中国建筑热环境分析专用气象数据库中辐射资料的应用,资料精度较高,具有较高的利用价值,但由于站点数量较小,远远不能满足区域光伏电站设计的要求。

那么在实际光伏设计中,我们应该如何来处理这种情况?

首先,大家应该知道,我们可利用的辐射资料数据或者工具有哪些:

1) 现场观测连续一年以上的资料,这是国家的规范,但由于国内光伏建设周期较短,很少会按照这个标准实施,当然如果颜值较高,可以找到临近电站的辐射资料;

2)国家气象局或者当地气象局提供的数据,一个坐标大约十五万左右(视颜值而定),这部分数据一般大家不愿意采用;

3)中国气象科学数据共享网提供的1957年—2015年中国辐射日值数据集,月值数据集、气候标准值年值数据集、年值数据集等,数据免费且质量较好,但需要注册权限,获取难度较大(现更改为中国气象数据网,平台目前不稳定,获取难度大);

注:我国辐射数据存在三个数据库,CMA辐射数据库(实测),CWERA太阳能资源评估数据库(气候学方法推算),CWERA太阳能资源评估数据库(卫星数据)。

4)国建筑热环境分析专用气象数据库中辐射资料(上一期我们已经提过);

5)NOAA全球气象数据库,逐小时观测数据,近期后台服务器发生故障(开通后会通知大家);

6)NASA免费卫星反演数据库、NREL的SAM免费数据、Meteonorm研究所的 Meteonorm数据库等免费数据库,当然包括中国光伏宝等免费公开工具等,这些可以作为辅助数据或工具;

7)第三方数据库,如SolarGIS 等。

上述是小编在工程上运用的资料集合,目前小编也正在开发一个比较完善的数据库查询软件Sunchat,属于综合应用多种辐射资料,不久后将与大家分享。关于多种辐射资料库的综合应用及处理方法将在下期跟大家分享,关于Sunchat软件大家有兴趣可以私下交流(微信:beifangdelangzai)。

下面我们进入正题,根据国内实际情况,目前绝大多数应用NASA免费卫星遥感反演数据库,其经过卫星遥感资料反演得到辐射数据,分辨率在3-110km(一个经纬度约为110km),数据比较粗糙,准确度怎么样呢?

之前很多人做过相关的研究,NASA数据存在较大误差,特别是在东部地区,高于实测数据10%以上,特别是在阴、雨天气较多的地区误差能达到25%。可见,NASA数据设计光伏电站过于乐观,并不是一个可靠的数据源。

那我们应该如何来应用NASA数据比较靠谱呢?

个人根据全国98个气象站实测资料、Meteonorm以及NASA数据,对于全国区域进行了NASA数据的准确性分析,并依据气候特点及分析结果进行了区域划分,对NASA数据提出了应用的误差范围。这里,我仅对东部部分区域的Meteonorm数据和NASA数据进行分享。


图1 东部区域部分气象站点




表1 相关分析结果表

可以看出,NASA辐射资料的分析结果存在一定的规律性,与气候划分区域存在一定性的关联,简要划分区域的话,如下图所示:


图2 误差区域划分概要图

我们知道,卫星反演数据与大气质量、云厚、云高、下垫面等多种因素有关,这里仅仅给出了相关的参考值,可以进行辅助的分析。具体到逐月误差,下图可作为参考(京津冀):


图3 区域逐月误差(京津冀)
疑问1.:为什么不直接应用Meteonorm数据呢?

大家知道,Meteonorm数据来源于瑞士的Meteonorm研究所,包含有全球7750个气象站的辐射数据,我国98个气象辐射观测站中的大部分均被该软件的数据库收录,覆盖1981~2010年的平均各月总辐射量。Meteonorm核心算法是应用 Zelenka 和Wald、Lefevre的插值方法,既然是插值数据,也会存在一定误差。这里提供的NASA误差调整应用,目的是进行相关的辅助应用。

疑问2.:全国的误差分析情况怎么样?

小编分析了全国的NASA辐射资料误差分析,对于日常的工程应用具有较好应用价值,后期将在sunchat软件中进行相关的详细介绍。