1、光伏電站太陽(yáng)能資源評(píng)估1、太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)特點(diǎn)根據(jù)光伏發(fā)電工程可行性研究報(bào)告編制辦法（試行）的要求：項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng) 太陽(yáng)輻射觀測(cè)站至少連續(xù)一年的逐分鐘太陽(yáng)能的總輻射、直接輻射、散射輻射、 氣溫等的實(shí)測(cè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)。而太陽(yáng)能資源評(píng)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(bào)告編制辦法（試行）的要求。目前基于數(shù)據(jù)訂正的長(zhǎng)序列數(shù)據(jù)來(lái)源主要有以下幾種：基于數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)、基于氣象站歷史觀測(cè)資料、基于太陽(yáng)能資源評(píng)估的數(shù)值模擬（即：QX/T89-2008 中方法）；為了提高對(duì)光伏電站太陽(yáng)能資源評(píng)估的準(zhǔn)確性，太陽(yáng)能資源評(píng)價(jià)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng) 一年的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合附近有代表性的長(zhǎng)期測(cè)站的觀測(cè)資料。

2、將驗(yàn)證后的現(xiàn)場(chǎng)太 陽(yáng)能數(shù)據(jù)訂正為一套反映光伏電站長(zhǎng)期平均水平的代表性數(shù)據(jù)進(jìn)行太陽(yáng)能資源 分析。但由于受氣象及地形影響，太陽(yáng)能資源的隨機(jī)性較大。在一些光伏電站內(nèi), 雖然數(shù)據(jù)觀測(cè) 年與長(zhǎng)系列太陽(yáng)能輻射統(tǒng)計(jì)值相同。但各月變化仍存在較大差別, 且有正負(fù)之分。如果只是單一以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)年與長(zhǎng)系列年太陽(yáng)能輻射值差值作為訂 正太陽(yáng)能數(shù)據(jù)的依據(jù)。并不能反映實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)年內(nèi)各月相對(duì)于長(zhǎng)系列年太陽(yáng)能輻射 值各月的變化趨勢(shì)，這將在太陽(yáng)能資源評(píng)估中產(chǎn)生一定的誤差。因缺少太陽(yáng)能資源評(píng)估詳細(xì)的技術(shù)規(guī)范，目前各設(shè)計(jì)咨詢單位在進(jìn)行光伏電 站的太陽(yáng)能資源評(píng)估時(shí)，其方法各異。本文將對(duì)各設(shè)計(jì)咨詢單位目前采用的主要 方法進(jìn)行探討，以分析各類

3、方法的差異。2、太陽(yáng)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(jí)差別較大，因本文只對(duì)太陽(yáng)能資源數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析。本文不再對(duì)各環(huán)境因子進(jìn)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(cè)量數(shù)據(jù)在某些采樣點(diǎn)波動(dòng)很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出物理量的實(shí)際最大可能變化范 圍，須對(duì)其修正（修正方法見(jiàn)下文）。結(jié)合光伏電站太陽(yáng)能分析工作實(shí)踐與相關(guān) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定以下數(shù)據(jù)趨勢(shì)檢驗(yàn)判別標(biāo)準(zhǔn)，如下表所示。知菊標(biāo)樂(lè)磊射值何詞連續(xù)60好神小于應(yīng)如連薊務(wù)榊隸殳化，則觀為不舍I里-月審平值甕化夬于10若相

4、溯小瞄的甲均值差值大于跆定數(shù)值，咽視氣溫®小時(shí)平均值變化大于L気壓驅(qū)i）小時(shí)平均值變化尢于I因記錄的數(shù)據(jù)為每秒采樣一次，并自動(dòng)計(jì)算和記錄的每1min的平均輻射 值。因此，數(shù)據(jù)不再進(jìn)行低通濾波。2.2、數(shù)據(jù)的插補(bǔ)采用期間（完整年）應(yīng)獲得的525600組數(shù)據(jù)（采樣時(shí)間1min ），因儀器 故障等原因，數(shù)據(jù)一般存在缺失。需對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ),缺失的數(shù)據(jù)分為如下幾類：1）小時(shí)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(duì)上述三種情況，對(duì)數(shù)據(jù)的插補(bǔ)采用了如下不同的處理方式。1）首先插值為前10點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值，比較并計(jì)算為每點(diǎn)相對(duì)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差）；平均值如

5、相差超過(guò)±3 C，認(rèn)為該插值需向上或向下修正；再將該3 (T值與 以前的數(shù)據(jù)逐點(diǎn)平均，直到逐點(diǎn)平均值與前10點(diǎn)數(shù)據(jù)平均值相差小于± 或超過(guò)5個(gè)點(diǎn)，即將逐點(diǎn)平均值作為該點(diǎn)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(duì)稱時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘的線性擬合，而后進(jìn) 行插補(bǔ)。（該天對(duì)稱時(shí)間定義如下：與該地真太陽(yáng)時(shí)12時(shí)相差相同時(shí)長(zhǎng)的時(shí)刻）。如對(duì)稱時(shí)間的數(shù)據(jù)也缺失，則與相鄰天的輻照值進(jìn)行最小二乘的線性擬合，而后 進(jìn)行插補(bǔ)。3 ）首先根據(jù)太陽(yáng)能資源評(píng)估辦法（QX/T89-2008 ）中方法計(jì)算數(shù)據(jù)缺 失天及前后十天的理論輻射值，再對(duì)數(shù)據(jù)缺失天的前后十天的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論

6、值 進(jìn)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(yáng)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(yáng)能樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)序列訂正。3、基于日照時(shí)數(shù)的線性相關(guān)數(shù)據(jù)訂正方法目前我國(guó)大部分地區(qū)均無(wú)太陽(yáng)輻射的長(zhǎng)序列歷史數(shù)據(jù)。僅有近30年的太陽(yáng) 日照時(shí)數(shù)。大多設(shè)計(jì)咨詢單位首先對(duì)日照時(shí)數(shù)進(jìn)行相關(guān)， 再將訂正后的日照時(shí)數(shù) 與輻射量進(jìn)行線性相關(guān)。其基于的理論基礎(chǔ)為:根據(jù)目前太陽(yáng)輻射的氣候?qū)W研究成果表明：（1）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射量主 要受太陽(yáng)高度角、大氣透明度、地理緯度、日照時(shí)數(shù)及海拔高度等因素的影響;（2）長(zhǎng)期的太陽(yáng)輻射量和日照百分率數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)線性相

7、關(guān)的；（3）太陽(yáng)輻射 的月總量服從正態(tài)分布。長(zhǎng)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(yáng)總輻射值;Q0 月天文總輻射值;S1月均日照時(shí)數(shù)百分率;a，b經(jīng)驗(yàn)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(gè)時(shí)刻對(duì)同一地點(diǎn)是可以精確計(jì)算出 來(lái)的，所以月均日照時(shí)數(shù)百分率S1的大小直接影響到了月太陽(yáng)總輻射值 Q的大 小。而日照時(shí)數(shù)百分率S1是與日照時(shí)數(shù)直接相關(guān)。3.1、基于太陽(yáng)能資源評(píng)估的數(shù)值模擬當(dāng)該地區(qū)缺少歷史數(shù)據(jù)時(shí)，首先根據(jù)太陽(yáng)能資源評(píng)估辦法(QX/T89-2008 )中方法計(jì)算該地區(qū)理論日照時(shí)數(shù)，再與該地區(qū)實(shí)

8、測(cè)的太陽(yáng)日 照時(shí)數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。根據(jù)得到的擬合函數(shù)，結(jié)合實(shí)測(cè)值進(jìn)行訂正。進(jìn)行相關(guān)性分析時(shí)考慮以下兩種方法：1)各年日照時(shí)數(shù)理論值與實(shí)測(cè)日照 時(shí)數(shù)相關(guān)分析；2)各年逐月日照時(shí)數(shù)理論值與逐月實(shí)測(cè)日照時(shí)數(shù)相關(guān)分析。分 析結(jié)果如下:ObiO&-斗羽,.1''0OSfi 0 50060程 0創(chuàng) C箱 真護(hù)Y =0 2K&7X=0 312圖1各年日照時(shí)數(shù)理論值與實(shí)測(cè)日照時(shí)數(shù)相關(guān)分析f也 Q1Qi fl I-*3?訐6 *, * I"I*It 1.1 電-_ *，曲'*» Wai $1-1：| i七T*叭“ U B liO'QV 勺曲呂9

9、 -D ±1 呼 施世半0401O' 7 OSV MJ斗童乂 40 0歲flr< *4理C1-I & 673 3 4Si 0、 C 4 P7 .?! r 4diii?rr(聲叩 奸sss"C 40 -fr7 ©aar01 OS O'4 0T pa ¥ 4 叭KntO 11*CIII >t , .斗, ，W - 丄g '： * O* M 1* jCMi-hX 斗3WS5*«fi：M5辺«10 J p> XEd；.0«g *， * 1 皿 J .r44S* ri* .IBl07r

10、H00JiSi電0予 $0 7 ；a li £ 5 Q 專 07 旳？T B HWPC 百 CEZS冋耳 4B=SPV M MPECX T CTGW 耳*邁 «*T0千 T 0Q7PT»圖2各年逐月日照時(shí)數(shù)理論值與逐月實(shí)測(cè)日照時(shí)數(shù)相關(guān)分析工程采用方式為：如方法二中各月相關(guān)系數(shù)小于方法一， 采用方法一結(jié)果訂 正；大于方法一的，采用方法二結(jié)果訂正。因太陽(yáng)能資源評(píng)估辦法中的計(jì)算方法使得各選取年的計(jì)算值差異不大,a倍（線性回歸采用此方法訂正，最終結(jié)果均將接近該地區(qū)的理論太陽(yáng)輻射量的 方程系數(shù)）。3.2、基于歷史年日照時(shí)長(zhǎng)的線性訂正方法數(shù)據(jù)訂正方法具體過(guò)程如下:先求出附近參

11、證站近30年逐日的5日滑動(dòng)平均日照時(shí)數(shù);計(jì)算觀測(cè)時(shí)段附近參證站的逐日日照時(shí)數(shù);求解觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，觀測(cè)點(diǎn)與對(duì)應(yīng)時(shí)段附近參證站日照時(shí)數(shù)的線性回歸方程;求解觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)時(shí)段內(nèi)，12個(gè)月逐日日照時(shí)數(shù)與總輻射線性回歸方程,共獲得12個(gè)方程;將附近參證站逐日的5日滑動(dòng)平均日照時(shí)數(shù)代入第3步所求得的方程,可得到觀測(cè)點(diǎn)多年平均的逐日日照時(shí)數(shù)。6)將觀測(cè)點(diǎn)多年平均的逐日日照時(shí)數(shù)代入第4步所求得的方程，可得到觀 測(cè)點(diǎn)多年平均逐日太陽(yáng)輻射量。該方法避免了訂正數(shù)據(jù)與(某區(qū)域內(nèi))理論值的趨同，但該方法無(wú)法避免多 云地區(qū)的太陽(yáng)輻射量的最終訂正的準(zhǔn)確性。3.3、基于歷史年日照時(shí)長(zhǎng)的概率密度訂正方法由于太陽(yáng)輻射受到大氣透過(guò)率，云

12、量，地形狀況等眾多因素的影響，具有很大的隨機(jī)性，如果直接根據(jù)各年的太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算相關(guān)的工程設(shè)計(jì)參數(shù)，其 結(jié)果會(huì)有較大的誤差。所以需要依據(jù)氣候?qū)W與統(tǒng)計(jì)學(xué)方法， 從多年的氣象數(shù)據(jù)中 挑選出具有代表性的太陽(yáng)日照時(shí)長(zhǎng)。工程代表年的選定是通過(guò)選擇“標(biāo)準(zhǔn)月”來(lái)完成的。根據(jù)氣候?qū)W對(duì)日照時(shí)長(zhǎng) 的月總量服從正態(tài)分布的研究成果， 對(duì)已有的日照時(shí)長(zhǎng)資料進(jìn)行分析整理， 選擇 出適合的代表月作為標(biāo)準(zhǔn)月。并以此對(duì)工程運(yùn)行期間的太陽(yáng)輻射量進(jìn)行預(yù)測(cè)， 在 工程設(shè)計(jì)計(jì)算中以預(yù)測(cè)值來(lái)“代表”光伏電站 25年運(yùn)行期間的各月日照時(shí)長(zhǎng), 每年均保持不變。通過(guò)對(duì)日照時(shí)長(zhǎng)的訂正，在采用上述方法的完成代表年的太陽(yáng)輻射量計(jì)算。該方法多采用

13、正態(tài)分布概率密度值進(jìn)行選取標(biāo)準(zhǔn)月，鮮見(jiàn)部分設(shè)計(jì)咨詢單位 采用t分布、F分布等方法。正如前文描述：當(dāng)可以取得該地區(qū)多年歷史數(shù)據(jù)的 情況 下，采用概率密度訂正方法?？蛇x取出最大概率的該地區(qū)的各月日照時(shí)數(shù),數(shù)據(jù)的代表性更強(qiáng)，該方法與風(fēng)電中采用Weibull分布方式部分類似，即最終 值以一定概率落在某置信區(qū)的程度。3.4、此類方法主要存在的問(wèn)題眾所周知，日照時(shí) 數(shù)是指太陽(yáng)每天在垂直于其光線的平面上的輻射強(qiáng)度超 過(guò)或等于120W/m2的時(shí)間。即當(dāng)輻射強(qiáng)度大于120W/m2時(shí)，參證站的日照 時(shí)數(shù)即進(jìn)行計(jì)數(shù)，而在 我國(guó)東南、西南地區(qū)，因多云天氣較多。按此原理，晴 天與半陰天時(shí)日照時(shí)數(shù)一致，但全年累計(jì)輻射量差異明顯。考慮到上述地區(qū)類似 天氣偏多，造成代表年數(shù)據(jù)失 真。同時(shí)，在目前大量的實(shí)際案列中，數(shù)據(jù)在夏 季數(shù)據(jù)偏差較大（部分月份存在 30%以上的差異）。4、其它改進(jìn)的訂正方法用同樣方法，將以參證站逐月日照時(shí)數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)量， 通過(guò)實(shí)測(cè)站累年平均逐月日照時(shí)數(shù)與同時(shí)段參證站累年平均逐月日照時(shí)數(shù)的百分比作為比例系數(shù)，兩者的乘積可推出實(shí)測(cè)站的同時(shí)段的太陽(yáng)輻射的月際變化。同時(shí)，為驗(yàn)證推算準(zhǔn)確性, 將參考點(diǎn)國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)與之做相關(guān)性分析比較。該方法一定程度了解決了多云地區(qū)訂正數(shù)據(jù)失真的情況。在