1、太陽能資源數(shù)據(jù)特點

根據(jù)《光伏發(fā)電工程可行性研究報告編制辦法》(試行)的要求：項目現(xiàn)場太陽輻射觀測站至少連續(xù)一年的逐分鐘太陽能的總輻射、直接輻射、散射輻射、氣溫等的實測時間序列數(shù)據(jù)。而《太陽能資源評估辦法》(QX/T89-2008)中的方法不能滿足《光伏發(fā)電工程可行性研究報告編制辦法》(試行)的要求。

目前基于數(shù)據(jù)訂正的長序列數(shù)據(jù)來源主要有以下幾種：基于數(shù)據(jù)庫()數(shù)據(jù)、基于氣象站歷史觀測資料、基于太陽能資源評估的數(shù)值模擬(即：QX/T89-2008中方法);

為了提高對光伏電站太陽能資源評估的準確性，太陽能資源評價根據(jù)現(xiàn)場一年的實測數(shù)據(jù)，結(jié)合附近有代表性的長期測站的觀測資料。將驗證后的現(xiàn)場太陽能數(shù)據(jù)訂正為一套反映光伏電站長期平均水平的代表性數(shù)據(jù)進行太陽能資源分析。但由于受氣象及地形影響，太陽能資源的隨機性較大。在一些光伏電站內(nèi)，雖然數(shù)據(jù)觀測年與長系列太陽能輻射統(tǒng)計值相同。但各月變化仍存在較大差別，且有正負之分。如果只是單一以實測數(shù)據(jù)年與長系列年太陽能輻射值差值作為訂正太陽能數(shù)據(jù)的依據(jù)。并不能反映實測數(shù)據(jù)年內(nèi)各月相對于長系列年太陽能輻射值各月的變化趨勢，這將在太陽能資源評估中產(chǎn)生一定的誤差。

因缺少太陽能資源評估詳細的技術(shù)規(guī)范，目前各設(shè)計咨詢單位在進行光伏電站的太陽能資源評估時，其方法各異。本文將對各設(shè)計咨詢單位目前采用的主要方法進行探討，以分析各類方法的差異。

2、太陽能資源數(shù)據(jù)預(yù)處理

2.1、數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理包括數(shù)據(jù)修正、歸一化和低通濾波。如前文論述，數(shù)據(jù)包含的各環(huán)境因子較多，各環(huán)境因子的數(shù)量級差別較大，因本文只對太陽能資源數(shù)據(jù)進行分析。本文不再對各環(huán)境因子進行規(guī)一化處理。

由于受傳感器故障、AD采集轉(zhuǎn)換模塊故障、總線通信誤碼和電磁干擾等影響，測量數(shù)據(jù)在某些采樣點波動很大，遠遠超出物理量的實際最大可能變化范圍，須對其修正(修正方法見下文)。結(jié)合光伏電站太陽能分析工作實踐與相關(guān)國家標準、行業(yè)標準，制定以下數(shù)據(jù)趨勢檢驗判別標準，如下表所示。

因記錄的數(shù)據(jù)為每秒采樣一次，并自動計算和記錄的每1min的平均輻射值。因此，數(shù)據(jù)不再進行低通濾波。

2.2、數(shù)據(jù)的插補

采用期間(完整年)應(yīng)獲得的525600組數(shù)據(jù)(采樣時間1min)，因儀器故障等原因，數(shù)據(jù)一般存在缺失。需對缺失數(shù)據(jù)進行插補，

缺失的數(shù)據(jù)分為如下幾類：1)小時內(nèi)少量不連續(xù)數(shù)據(jù)的缺失;2)一天內(nèi)大量連續(xù)數(shù)據(jù)的缺失;3)幾天數(shù)據(jù)的連續(xù)缺失。

針對上述三種情況，對數(shù)據(jù)的插補采用了如下不同的處理方式。

1)首先插值為前10點數(shù)據(jù)的平均值，比較并計算σ(σ為每點相對平均值的標準差);平均值如相差超過±3σ，認為該插值需向上或向下修正;再將該值與以前的數(shù)據(jù)逐點平均，直到逐點平均值與前10點數(shù)據(jù)平均值相差小于±3σ或超過5個點，即將逐點平均值作為該點的插值(該插值方法同樣用于數(shù)據(jù)的修正)。

2)首先找出年內(nèi)與該天對稱時間的數(shù)據(jù)進行最小二乘的線性擬合，而后進行插補。(該天對稱時間定義如下：與該地真太陽時12時相差相同時長的時刻)。如對稱時間的數(shù)據(jù)也缺失，則與相鄰天的輻照值進行最小二乘的線性擬合，而后進行插補。

3)首先根據(jù)《太陽能資源評估辦法》(QX/T89-2008)中方法計算數(shù)據(jù)缺失天及前后十天的理論輻射值，再對數(shù)據(jù)缺失天的前后十天的實測數(shù)據(jù)與理論值進行最小二乘的相關(guān)分析，最后根據(jù)擬合曲線，根據(jù)理論值推算缺失天的輻射值。

為得到光伏電站的太陽能資源平均狀況，必須以參證站氣候平均值為氣候背景，將為期一年的太陽能樣本數(shù)據(jù)進行長序列訂正。

3、基于日照時數(shù)的線性相關(guān)數(shù)據(jù)訂正方法

目前我國大部分地區(qū)均無太陽輻射的長序列歷史數(shù)據(jù)。僅有近30年的太陽日照時數(shù)。大多設(shè)計咨詢單位首先對日照時數(shù)進行相關(guān)，再將訂正后的日照時數(shù)與輻射量進行線性相關(guān)。

其基于的理論基礎(chǔ)為：

根據(jù)目前太陽輻射的氣候?qū)W研究成果表明：(1)到達地面的太陽輻射量主要受太陽高度角、大氣透明度、地理緯度、日照時數(shù)及海拔高度等因素的影響;(2)長期的太陽輻射量和日照百分率數(shù)據(jù)是統(tǒng)計線性相關(guān)的;(3)太陽輻射的月總量服從正態(tài)分布。

長期日照總輻射與日照百分率存在以下關(guān)系：

Q/Q0=a+bS1

其中：

Q——月太陽總輻射值;

Q0——月天文總輻射值;

S1——月均日照時數(shù)百分率;

a，b——經(jīng)驗系數(shù)，與大氣平均透明系數(shù)、透光云的透射系數(shù)、各種云的散射能力等相關(guān)。

上式中由于月天文總輻射值Q0在每個時刻對同一地點是可以精確計算出來的，所以月均日照時數(shù)百分率S1的大小直接影響到了月太陽總輻射值Q的大小。而日照時數(shù)百分率S1是與日照時數(shù)直接相關(guān)。

3.1、基于太陽能資源評估的數(shù)值模擬

當該地區(qū)缺少歷史數(shù)據(jù)時，首先根據(jù)《太陽能資源評估辦法》(QX/T89-2008)中方法計算該地區(qū)理論日照時數(shù)，再與該地區(qū)實測的太陽日照時數(shù)進行相關(guān)性分析。根據(jù)得到的擬合函數(shù)，結(jié)合實測值進行訂正。